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Título : Evaluación del campo de fuerza Charmm27 implementado en NAMD para la simulación de ADN G-Cuádruple Tetramoleculares y Paralelos.
Autor : Barragán Rivera, Daniela Alejandra
Director(es): Cazar, Robert
Tribunal (Tesis): Cazar, Dennis
Palabras claves : ÁCIDO DESOXIRRIBONUCLEICO;ADN G-CUÁDRUPLE;CAMPO DE FUERZA;DINÁMICA MOLECULAR;NANOESCALA (NAMD);UNIVERSIDAD SAN FRANCISCO DE QUITO;BIOFÍSICA;BIOLOGÍA;FÍSICA
Fecha de publicación : dic-2015
Editorial : Escuela Superior Politécnica de Chimborazo.
Citación : Barragán Rivera, Daniela Alejandra. (2015). Evaluación del campo de fuerza Charmm27 implementado en NAMD para la simulación de ADN G-Cuádruple Tetramoleculares y Paralelos. Escuela Superior Politécnica de Chimborazo. Riobamba.
Identificador : UDCTFC;86T00026
Abstract : The current research was carried out at Computational and Theoretical Chemistry Laboratory of San Francisco de Quito University, located in Quito city in order to study the G-Quadruplex deoxyribonucleic acid (DNA) which is very important due to its participation in the cellular processes. The G-Quadruplex molecular conformation has been obtained experimentally through a Nuclear Magnetic Resonance (NMR) also called X-ray Crystallography. However, the details of the formation process in these structures is unknown from the double-stranded DNA segments. The evaluation of CHARMM27 force field for these structures by means of simulations using Nanoscale Molecular Dynamics (NAMD) is disclosed. Two same-sequence G-Quadruplex DNA structures were evaluated, to prepare the model, it was necessary to use Visual Molecular Dynamics program (VMD), the structural conformations in a trajectory of 200 nanoseconds were also analyzed with the use of GROMACS Tools and Machine Learning. The results obtained for the two system settings were compared with the experimental data information and it was shown that the molecular dynamics simulations are able to reproduce the experimental values with an error range less than 10%. All together, these results provide substantial evidence for G-Quadruplex structure formation in physiological conditions. It means: 25° grades centigrade with sodium Chloride NaCl, 1 atmosphere. According to this study, to obtain better results it is necessary that the researchers take into account the analyses such as: Radial Distribution Function, DNA backbone angles, Principal Component Analysis, among others.
Resumen : El presente trabajo de investigación se realizó en el Laboratorio de Química Computacional y Teórica de la Universidad San Francisco de Quito en la ciudad de Quito con el propósito de estudiar el Ácido desoxirribonucleico (ADN) G-Cuádruple que es de gran interés debido a la participación en procesos celulares. La conformación molecular de los G-Cuádruples se ha obtenido experimentalmente vía Resonancia Magnética Nuclear (RMN) o Cristalografía de rayos X. Sin embargo, se desconoce los detalles del proceso de formación de estas estructuras a partir de segmentos de ADN de doble cadena. Con este fin, se da a conocer la evaluación del campo de fuerza CHARMM27 para estas estructuras mediante simulaciones utilizando el software Dinámica Molecular a Nanoescala (NAMD). Sé evaluó dos estructuras de ADN G-Cuádruple de similar secuencia, para la preparación del modelo se utilizó el paquete de Visualización de Dinámica Molecular (VMD) y se analizó las conformaciones estructurales a lo largo de una trayectoria de 200 nanosegundos con el uso de las herramientas de GROMACS Tools y Aprendizaje de Máquina. Los resultados obtenidos para las configuraciones de ambos sistemas fueron comparados con la información de datos experimentales y se encontró que las simulaciones de Dinámica Molecular son capaces de reproducir los valores experimentales con un margen de error menor al 10%. En conjunto, estos resultados proporcionan pruebas sustanciales de la formación de estructuras G-Cuádruple en condiciones fisiológicas (25° Centígrados en presencia de cloruro de sodio NaCl, 1 atmósfera). En este estudio para obtener resultados más robustos se recomienda a los investigadores tomar en cuenta análisis como Función de Distribución Radial, ángulos del esqueleto del ADN, Análisis de Componente Principal, entre otros.
URI : http://dspace.espoch.edu.ec/handle/123456789/4808
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