Palabras clave
Quiralidad
Estructura Secundaria de Proteínas
Teoría del Funcional de la Densidad
Configuración Absoluta
Conformación Proteica
Cómo citar
Datos de los fondos
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Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico
Números de la subvención 310665/2021-3 -
Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo
Números de la subvención 2019/18445-5 e 2015/22338-9
Resumen
La espectroscopía de dicroísmo circular (CD) es una técnica analítica poderosa para estudiar sistemas moleculares quirales, con amplias aplicaciones en ciencias de la vida. Mide la absorción diferencial entre luz circularmente polarizada izquierda y derecha, proporcionando información sobre la disposición estructural de moléculas asimétricas. Los avances instrumentales de las últimas cinco décadas han permitido mediciones precisas de señales de CD, típicamente cuatro órdenes de magnitud menores que las de absorbancia. Metodologías computacionales basadas en mecánica cuántica, como la Teoría del Funcional de la Densidad (DFT) y su extensión Dependiente del Tiempo (TD-DFT), resultan valiosas para predecir e interpretar espectros de CD. Estos enfoques calculan propiedades electrónicas y ópticas de moléculas quirales, complementando análisis experimentales, especialmente en sistemas complejos donde la interpretación directa es un desafío. La determinación de la configuración absoluta de moléculas quirales constituye uno de los retos centrales en química orgánica, bioquímica y farmacología. El CD destaca como técnica principal para este fin, con aplicaciones prácticas en: desarrollo de fármacos y caracterización de productos naturales; biotecnología (ej.: producción de biosimilares, donde debe preservarse la conformación proteica para garantizar eficacia); y análisis de plegamiento proteico, estabilidad, unión a ligandos y respuestas a cambios ambientales.
Referencias
- Berova N, Polavarapu PL, Nakanishi K, Woody RW. Comprehensive Chiroptical Spectroscopy. vol. 1. Hoboken, NJ: John Wiley & Sons, 2012.
- Greenfield NJ. Using Circular Dichroism Spectra to Estimate Protein Secondary Structure. Nature Protocols. 2006, 1: 2876-2890.
https://doi.org/10.1038/nprot.2006.202
- Rodger A, Norden B. Circular Dichroism and Linear Dichroism. Oxford Chemistry Masters. 1997, p.1-30.
- Barron LD. Molecular Light Scattering and Optical Activity. Cambridge University Press, 2004.
- Berova N, Nakanishi K, Woody RW. Circular Dichroism: Principles and Applications, 2nd ed., New York, Wiley-VCH, 2000.
- Greenfield NJ. Methods to Estimate the Conformation of Proteins and Polypeptides from Circular Dichroism Data. Anal. Biochem., 1996, 235: 1-10. https://doi.org/10.1006/abio.1996.0084
- Chen GC, Yang JT. Two-point Calibration of Circular Dichrometer with d-10- Camphorsulfonic Acid. Anal. Lett., 1977, 10: 1195-207. https://doi.org/10.1080/00032717708067855
- Pescitelli G, Bruhn T. Good Computational Practice in the Assignment of Absolute Configurations by TDDFT Calculations of ECD Spectra. Chirality. 2016, 28: 466-474.
https://doi.org/10.1002/chir.22600
- Pescitelli G, Woody RW. The Exciton Origin of the Visible Circular Dichroism Spectrum of Bacteriorhodopsin. The J. Phys. Chem. B., 2012, 116: 6751-6763. https://doi.org/10.1021/jp212166k
- Condon EU. Theories of Optical Rotatory Power. Rev. Mod. Phys. 1937, 9: 432-57.
https://doi.org/10.1103/RevModPhys.9.432
- Norden B. Applications of Linear Dichroism Spectroscopy. Appl. Spectrosc. Rev. 1980, 16: 389-426. http://dx.doi.org/10.1080/05704927808060393
- Kelly SM, Jess TJ, Price NC. How to Study Proteins by Circular Dichroism. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Proteins and Proteomics. 2005, 1751: 119-139.
https://doi.org/10.1016/j.bbapap.2005.06.005
- Berova N, Polavarapu PL, Nakanishi K, Woody RW. Comprehensive Chiroptical Spectroscopy: Applications in Stereochemical Analysis of Synthetic Compounds, Natural Products and Biomolecules. Vol. 2, Wiley, 2012.
- Stephens PJ. Theory of Vibrational Circular Dichroism. J. Phys. Chem., 1985, 89:748-752.
https://doi.org/10.1021/j100251a006
- Goulon, J, Goulon-Ginet, C, Rogalev, AF, Gotte; V, Malgrange; C, Brouder, C, Natoli, CR. X-ray Natural Circular Dichroism in a Uniaxial Gyrotropic Single Crystal of LiO3. J. Chem. Phys. 1998, 108: 6394–6403. https://doi.org/10.1063/1.476046
- Rikken GLJA, Raupach E. Observation of Magneto-Chiral Dichroism. Nature. 1997, 390(6659): 493–494. http://dx.doi.org/10.1038/37323.
- Bustamante C, Tinoco I, Maestre MF. Circular Differential Scattering can be an Important Part of the Circular Dichroism of Macromolecules. Proceedings of the National Academy of Sciences. 1985, 82: 7978-7982.
- Morgon, NF, Custodio, R. Teoria do Funcional de Densidade. Quim. Nova. 1995, 18: 44-56.
- Ximenes VF, Morgon NH, Robinson de Souza A. Solvent-Dependent Inversion of Circular Dichroism Signal in Naproxen: An Unusual Effect! Chirality. 2018, 30: 1049–1053. http://dx.doi.org/10.1002/chir.22988.
- Grandini GS, Ximenes VF, Morgon NH, de Souza AR. Induced Chirality in Sulfasalazine by Complexation With Albumins: Theoretical and Experimental Study. Chirality. 2024, 36: e23696. http://dx.doi.org/10.1002/chir.23696.
- Grandini GS, Morgon NH, de Souza AR. Theoretical Study of the Interaction Between The Antibiotic Linezolid and the Active Site of the 50S Ribosomal Subunit of the Bacterium Haloarcula marismortui. Chirality. 2024, 36: e23629.
http://dx.doi.org/10.1002/chir.23629.
- Venturini D, de Souza AR, Caracelli I, Morgon NH, da Silva-Filho LC, Ximenes VF. Induction of Axial Chirality in Divanillin by Interaction with Bovine Serum Albumin. PLOS ONE 12(6): e0178597.
http://dx.doi.org/10. 1371/journal.pone.0178597.
- de Vasconcelos DN, Lima AN, Philot EA, Scott AL, Ferreira Boza IA, de Souza AR, et al. Methyl Divanillate: Redox Properties and Binding Affinity with Albumin of an Antioxidant and Potential NADPH Oxidase Inhibitor. RSC Advances. 2019, 9: 19983–19992.
http://dx.doi.org/10.1039/ c9ra02465d.
- Venturini D, Pastrello B, Zeraik ML, Pauli I, Andricopulo AD, Silva-Filho LC, et al. Experimental, DFT and Docking Simulations of the Binding of Diapocynin to Human Serum Albumin: Induced Circular Dichroism. RSC Advances. 2015. 5: 62220–62228.
http://dx.doi.org/10.1039/C5RA10960D.
- Sousa I, Heerdt G, Ximenes V, de Souza A, Morgon NH. TD-DFT Analysis of the Dissymmetry Factor in Camphor. J. Braz. Chem. Soc., 2020, 31: 613-618.
http://dx.doi.org/10.21577/0103-5053.20190226.
- Polavarapu PL. Optical Rotation: Recent Advances in Determining the Absolute Configuration. Chirality, 2002, 14: 768–781. http://dx.doi.org/ 10.1002/chir.10145.
- Raghavan V, Johnson JL, Stec DF, Song B, Zajac G, Baranska M, et al. Absolute Configurations of Naturally Occurring [5]- and [3]- Ladderanoic Acids: Isolation, Chiroptical Spectroscopy, and Crystallography. J. Nat. Prod. 2018, 81: 2654–2666.
http://dx.doi.org/10.1021/acs. jnatprod.8b00458.
- Gaussian 16. Wallingford, CT: Gaussian, Inc.; 2016. Software para cálculos de química quântica.
- Souza A, Boza I, Ximenes V, Yoguin M, Da vila-Rodriguez MJ, Morgon NH, et al. Elucidação da quiralidade induzida na molécula dansilglicina na complexação com a proteína albumina do soro humano (HSA). Quím. Nova. 2019, 42: 135-142.
http://dx.doi.org/10. 21577/0100-4042.20170341.
- T PL, Mondal M, Ramadas K, Natarajan S. Molecular interaction of 2, 4- diacetylphloroglucinol (DAPG) with human serum albumin (HSA): The spectros- copic, calorimetric and computational investigation. Spectrochim. Acta - Part A, 2017, 183: 90–102.
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