Estudo teórico das interações Mg2+ e bases nucleotídicas

Abstract

Neste trabalho, estudamos as formas de interação e as energias de complexação em sistemas compostos de bases nucleotídicas, íons Mg2+ e H2O, utilizando-se cálculos ab initio. A partir dos resultados obtidos, fizemos uma avaliação da aplicabilidade de campos de força e métodos semi-empíricos para estudar estes sistemas. Os cálculos ab initio de alto nível foram realizados com o objetivo de indicar, em primeiro lugar, os efeitos importantes e que devem ser considerados no estudo de tais sistemas. Nesta etapa, analisamos os efeitos de correlação eletrônica, o efeito de muitos corpos e o efeito BSSE (basis set superposition error). Os efeitos de correlação eletrônica foram importantes no estudo das energias de interação dos complexos; o efeito de muitos corpos, por sua vez, se mostrou importante no estudo das energias de interação dos complexos formados, e deve ser considerado ao se utilizar metodologias baseadas em soma de interações individuais. Além disso, foi feita uma avaliação de métodos e funções de bases, com o intuito de se estabelecer uma metodologia adequada para o estudo das interações nucleobases-[Mg(H2O)n]2+ e nucleobases-(H2O)n. Definiu-se, então, a partir dos resultados obtidos, métodos e conjuntos de base que pudessem representar os sistemas analisados mais adequadamente. Os resultados de cálculos utilizando campos de força e métodos semi-empíricos, quando comparados aos resultados ab initio, se mostraram altamente limitados para o estudo destes sistemas. __________________________________________________________________________________________ ABSTRACT

In this work, we analyzed the forms of interaction and energetic behavior of systems composed of nucleic bases, magnesium ions, and water with ab initio methods. Based on the obtained results we evaluated the possible use of force fields and semi empirical methods on these systems. High-level ab initio calculations were performed aimed at revealing the important effects which should be considered in our study. Electronic correlation and many-body effects were shown to be important to the study of the interaction energy of the complexes. Many-body effects on interaction energies must be considered when accurate energies are pursued. We also evaluated different basis functions and ab initio methods in order to establish a proper methodology to the study of the systems nucleic bases-[Mg(H2O)n]2+ e nucleic bases- (H2O)n. Force fields and semi empirical methods, on the other hand, were shown to be severely limited to this study.