Análise computacional da insulina de espécies animais: uma abordagem termodinâmica e eletrostática

Abstract

O trabalho objetivou: apresentar as diferenças estruturais da insulina de quatorze espécies, a saber: mamíferos (Homo sapiens, Aotus trivirgatus, Sus scrofa, Ovies aries, Bos taurus, Felis silvestris catus), aves( Gallus domesticus, Anas platyrhyncus), répteis( Iguana iguana, Crotalus atrox), anfíbios( Pyxicephalus adspersus, Rhinella marina) e peixes( Piaractus mesopotamicus e Oreochromis nilotica); Quantificar, por meio do Avogadro® e do MOPAC, propriedades termoquímicas e eletrostáticas; Comparar tais propriedades entre classes e espécies e relacioná-las às características intrínsecas das espécies animais, tais como: peso, alimentação e taxa de metabolismo basal. A metodologia consistiu: no tratamento da estrutura cristalina da pré-pro-insulina humana em resolução de 1,0 Å, a partir do trabalho de Smith, Pangborn e Blessing (2003); Em seguida, a partir dessa insulina e das estruturas primárias, para cada espécie, a partir de Conlon(2001), Halldén et. al.(1986) e Seino et al. (1987), foram construídos os polímeros por meio do Avogadro®; Na sequência, o Avogadro® foi utilizado como plug-in do MOPAC em termos do método PM7 para os cálculos; Também, em procedimento análogo, energias de solvatação de cadeias laterias de AA foram calculados. Os dados foram analisados de modo interclasse por meio de comparação das médias e em termos de similaridade molecular, a partir da sequência de aminoácidos, e similaridade química com oito parâmetros: massa molecular, entalpias de formação e hidratação, compactação de carga, momento dipolo, potencial de ionização, afinidade eletrônica e dureza. Na abordagem interclasses, por meio das médias, não houve acordo com os pressupostos filogenéticos para: calor de formação, entalpia de hidratação, momento dipolo, afinidade eletrônica e dureza. Para o potencial de ionização houve consonância com o paradigma evolutivo. Houve similaridade molecular, química e biológica entre os pares homem-porco, boi-ovelha e gato-boi. Os pares homem-boi e homem-ovelha não obtiveram semelhança química. Aves apresentaram equivalência molecular, mas não química. Os répteis, anfíbios e peixes foram considerados semelhantes em termos químicos, todavia não em termos moleculares. Constatou-se que a similaridade em termos de energia de solvatação e compactação de carga associam-se a bioatividades congruentes. A TyrB26, em termos de HOMO, contribuiu para aumentar a estabilidade das insulinas humana e porcina. Quanto à abordagem de peso-difusão, a premissa de maior peso, menor energia de hidratação e maior difusão foi aplicável para aves e peixes, inconclusiva para os répteis e inadequada para anfíbios e mamíferos. Nos mamíferos, os carnívoros obtiveram a maior energia de hidratação, os herbívoros valores intermediários e os onívoros os menores módulos dessa energia. Ainda, houve uma relação direta entre metabolismo basal e energia de solvatação para os mamíferos onívoros. Pedagogcamente, o Avogadro®, MOPAC e Jmol© são auxiliares metodológicos e termos de aproximar os níveis macroscópico-microscópico-simbólico do aprendizado em Química e a série de aulas apresentou tal aproximação por meio do tema Diabetes Melito associado aos softwares para visualização de modelos e cálculos de propriedades.