Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/11422/29138

Type: Dissertação
Title: Uso de métodos DFT e de docking molecular para avaliar a quelação de átomos de Ferro em grupos [Fe4S4(Cys)4]-2
Author(s)/Inventor(s): Costa, Marília Ladeira Alves e
Advisor: Lima, Camilo Henrique da Silva
Co-advisor: Silva, Talis Uelisson da
Abstract: Este trabalho visa realizar uma análise crítica da capacidade de métodos de docking molecular em descrever interações em metaloenzimas contendo clusters [4Fe-4S]. O estudo emprega cálculos de Teoria do Funcional de Densidade (DFT) e simulações de docking para investigar sistemas onde a descrição metal-ligante exige consideração explícita de efeitos eletrônicos, frequentemente omitidos por métodos clássicos. A metodologia consistiu inicialmente em cálculos de DFT em modelos de cluster [4Fe-4S] coordenados a resíduos de cisteína para avaliar a favorabilidade energética da coordenação. Subsequentemente, realizaram-se estudos de docking em diferentes sistemas proteicos utilizando os programas AutoDock4, LeDock, AutoDock Bias e Metalloprotein Bias Docking, sob esquemas de cargas parciais RESP e AM1-BCC, além de análises de cavidade para avaliar a acessibilidade do sítio. Os resultados demonstram que, embora os algoritmos de busca gerem poses com baixos valores de RMSD em protocolos de redocking, as funções de pontuação falham consistentemente em reproduzir geometrias de coordenação. Observou-se o favorecimento de distâncias metal-oxigênio excessivamente curtas e orientações incorretas dos átomos coordenantes, independentemente do viés ou esquema de cargas aplicado. Conclui-se que as principais limitações dos métodos de docking clássicos em sistemas metaloproteicos estão intrinsecamente associadas às deficiências das funções de pontuação.
Abstract: This work aims to perform a critical analysis of the ability of molecular docking methods to describe electronic interactions in metalloenzymes containing [4Fe–4S] clusters. The study employs Density Functional Theory (DFT) calculations and docking simulations to investigate systems in which metal–ligand interactions require explicit consideration of electronic effects, which are often neglected by classical methods. The methodology initially involved DFT calculations on [4Fe–4S] cluster models coordinated by cysteine residues to evaluate the energetic favorability of ligand coordination. Subsequently, docking studies were carried out on different protein systems using AutoDock4, LeDock, AutoDock Bias, and Metalloprotein Bias Docking, under RESP and AM1-BCC partial charge schemes, in addition to cavity analyses to assess site accessibility. The results demonstrate that, although the search algorithms generate poses with low RMSD values in redocking protocols, the scoring functions consistently fail to reproduce realistic coordination geometries. Excessively short metal–oxygen distances and incorrect orientations of coordinating atoms were favored, regardless of the applied bias or charge scheme. It is concluded that the main limitations of classical docking methods in metalloprotein systems are intrinsically associated with deficiencies in the scoring functions.
Keywords: Docking molecular
Modelagem molecular
Metaloproteínas
Cluster [4Fe-4S]
Teoria do funcional da densidade
Density functional theory (DFT)
Subject CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::QUIMICA ORGANICA
Program: Programa de Pós-Graduação em Química
Production unit: Instituto de Química
Publisher: Universidade Federal do Rio de Janeiro
Issue Date: 2026
Publisher country: Brasil
Language: por
Right access: Acesso Aberto
Citation: COSTA, Marília Ladeira Alves e. Uso de métodos DFT e de docking molecular para avaliar a quelação de átomos de Ferro em grupos [Fe4S4(Cys)4]-2. 2026. 84 f. Dissertação (Mestrado) - Curso de Química, Instituto de Química, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2026.
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