Simulação por dinâmica molecular de um modelo de DNA em meio aquoso

dc.contributor.advisor1Lopez-Castillo, Alejandro
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/2599181118729458
dc.contributor.authorSantos, Vinicius Lemes de Souza
dc.date.accessioned2026-08-13T18:58:41Z
dc.date.issued2026-06-25
dc.description.abstractMolecular Dynamics (MD) is a computational technique used to study chemical and biological systems at the atomic level. This work aimed to validate the physicochemical foundations of MD by evaluating how classical statistical mechanics represents the physiological environment. To this end, a simulation of a B-DNA dodecamer, the natural form of DNA in a physiological medium, for the d(CGCGATATCGCG) strand in aqueous solution was performed using the GROMACS software. The system was modeled with the AMBER99SB-ILDN force field and TIP3P explicit solvent. The simulation involved energy minimization, thermodynamic equilibration in the NVT and NPT ensembles, and trajectory acquisition. Solvent parameters agree with the literature for biological systems, although the solvent exhibits a high diffusion coefficient. The Root Mean Square Deviation (RMSD) indicated the stability of the double helix over time, without denaturation of the macromolecule. Additionally, the Radial Distribution Function (RDF) showed that Mg²⁺ ions concentrate around the phosphate groups of the nucleic acids at the center of the DNA, with an average distance of 0.38 nm. These values corroborate crystallographic data and quantum-mechanical calculations described in the literature. It is concluded that the adopted methodology validates the fundamental parameters of MD, reproduces the thermodynamic and ionic interactions of the cellular environment, and opens avenues for future hybrid Quantum Mechanics/Molecular Mechanics (QM/MM) studies.eng
dc.description.resumoA Dinâmica Molecular (DM) é uma técnica computacional aplicada ao estudo clássico de sistemas químicos e biológicos em nível atômico. Este trabalho teve como objetivo validar os fundamentos físico-químicos da DM, avaliando de que modo a mecânica estatística clássica representa o ambiente fisiológico. Para isso, realizou-se a simulação de um dodecâmero de B-DNA, a forma natural do DNA no meio fisiológico, da fita d(CGCGATATCGCG) em solução aquosa, utilizando o programa GROMACS. O sistema foi modelado com o campo de força AMBER99SB-ILDN e solvente explícito do tipo TIP3P. A simulação envolveu as etapas de minimização de energia, equilibração termodinâmica nos ensembles NVT e NPT e obtenção de trajetórias. Os parâmetros do solvente indicaram conformidade com a literatura sobre sistemas biológicos, mas apresentaram um coeficiente de difusão elevado. O Desvio Quadrático Médio (RMSD) indicou estabilidade da dupla hélice ao longo do tempo, sem desnaturação da macromolécula. Adicionalmente, a Função de Distribuição Radial (RDF) demonstrou que os íons Mg²⁺ se concentram ao redor dos grupos fosfato dos ácidos nucleicos do centro do DNA, a uma distância média de 0,38 nm. Esses valores corroboram dados cristalográficos e cálculos de mecânica quântica descritos na literatura. Conclui-se que a metodologia adotada valida os parâmetros fundamentais da DM, reproduzindo as interações termodinâmicas e iônicas do meio celular e abrindo possibilidades futuras de estudos híbridos com Mecânica Quântica/Mecânica Molecular (QM/MM).por
dc.description.sponsorshipNão recebi financiamento
dc.identifier.citationSANTOS, Vinicius Lemes de Souza. Simulação por dinâmica molecular de um modelo de DNA em meio aquoso. 2026. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Química) – Universidade Federal de São Carlos, Campus São Carlos, 2026. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/24537.*
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/20.500.14289/24537
dc.language.isopor
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlos
dc.publisher.addressCampus São Carlos
dc.publisher.centerCentro de Ciências Exatas e de Tecnologia - CCET
dc.publisher.courseQuímica - Q
dc.publisher.initialsUFSCar
dc.rights.urihttps://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
dc.subjectDinâmica molecularpor
dc.subjectGROMACSpor
dc.subjectÁcidos nucleicospor
dc.subjectFísico-químicapor
dc.subjectÍons de magnésiopor
dc.subject.cnpqCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::FISICO-QUIMICA
dc.subject.ods4. Educação de Qualidade
dc.titleSimulação por dinâmica molecular de um modelo de DNA em meio aquosopor
dc.title.alternativeMolecular dynamics simulation of a DNA model in an aqueous mediumeng
dc.typeTCC

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