c = concentração da espécie que absorve a luz (em mol/L); l = distância que a luz percorre no meio (em cm);
ε = coeficiente de extinção molar (em L/cm.mol).
Todos os instrumentos comerciais de DC medem a variação de absorbância (∆A) (∆A = AE - AD = (εE – εD).c.l). Por razões históricas, entretanto, os aparelhos de DC são calibrados
para elipticidade (θ), Equação 5 [Fasman (1996), Hecht (1998), Woody (1995) e www.ioc.fiocruz.br/peptideos2008/pdf/dicroismo_circular.pdf]. Para eliminar os efeitos do caminho ótico e da concentração, a elipticidade (θ) é expressa na forma de elipticidade molar (θm), Equação 6 [Fasman (1996), Hecht (1998), Woody (1995) e
www.ioc.fiocruz.br/peptideos2008/pdf/dicroismo_circular.pdf], que também é representada por MRE (elipticidade residual significativa ou elipticidade molar residual). Dessa forma, o dicroísmo circular (DC) gera luz elipticamente polarizada, Figura 19 [www.ioc.fiocruz.br/peptideos2008/pdf/dicroismo_circular.pdf].
∆ε = εE - εD = (AE - AD)/c.l
Equação 4. Equação para determinar o dicroísmo circular molar [Fasman (1996), Hecht
(1998), Woody (1995) e www.ioc.fiocruz.br/peptideos2008/pdf/dicroismo_circular.pdf]. Onde: ∆ε = dicroísmo circular molar (em L/cm.mol);
εE = coeficiente de extinção molar para a luz circularmente polarizada para a esquerda
(em L/cm.mol);
εD = coeficiente de extinção molar para a luz circularmente polarizada para a direita
(em L/cm.mol);
AE = absorbância para a luz circularmente polarizada para a esquerda;
AD = absorbância para a luz circularmente polarizada para a direita;
c = concentração da espécie que absorve a luz (em mol/L); l = distância que a luz percorre no meio (em cm).
Figura 19. Esquema da luz elipticamente polarizada gerada por dicroísmo circular. E é a
magnitude dos vetores elétricos da luz cicularizada para a direita e para a esquerda, a é o eixo maior enquanto que b é o eixo menor
[www.ioc.fiocruz.br/peptideos2008/pdf/dicroismo_circular.pdf]. θ (em deg) = 180.ln10.∆A/4π = 32,98∆A
Equação 5. Equação para determinar a elipticidade [Fasman (1996), Hecht (1998), Woody
Onde: θ = elipticidade (em deg (graus)); ∆A = variação de absorbância.
θm = 100θ/c.l = 3298∆ε
Equação 6. Equação para determinar a elipticidade molar [Fasman (1996), Hecht (1998),
Woody (1995) e www.ioc.fiocruz.br/peptideos2008/pdf/dicroismo_circular.pdf]. Onde: θm = elipticidade molar (em deg.cm2/dmol);
θ = elipticidade (em deg (graus));
c = concentração da espécie que absorve a luz; l = distância que a luz percorre no meio (em cm); ∆ε = dicroísmo circular molar (em L/cm.mol).
As medidas de dicroísmo circular (DC) permitem analisar o conteúdo da estrutura secundária e terciária de proteínas [Johnson (1988), Venyaminov e Yang (1996) e Cordeiro (2005)]. Para avaliar a estrutura secundária são feitas medidas na região do ultravioleta distante. Valores negativos máximos de elipcicidade (θ) em 208 nm e 222 nm indicam a presença de uma estrutura predominantemente em α-hélice, e valores de elipcicidade negativos entre 215 nm e 225 nm sugerem a presença de estrutura em folha-β [Johnson (1988), Venyaminov e Yang (1996) e Cordeiro (2005)].
3.3.5 Modelagem molecular (MM)
Modelagem molecular é um termo coletivo que se refere aos métodos teóricos e técnicas computacionais para modelar ou mimetizar o comportamento das moléculas [Carvalho et al. (2003)]. As técnicas são usadas nos campos da química, biologia e farmácia computacional e em ciência dos materiais para estudar desde sistemas moleculares oriundos de pequenos sistemas químicos a grandes moléculas biológicas e materiais. A modelagem molecular auxilia na compreensão das interações moleculares envolvidas em um dado processo. Os cálculos mais simples podem ser feitos manualmente, mas inevitavelmente são necessários computadores para realizar cálculos de sistemas de qualquer tamanho.
A disponibilidade de programas computacionais de química e os bancos de dados em rede são, atualmente, ferramentas fundamentais para a descoberta e planejamento de fármacos. Estas informações permitem uma análise rápida da atividade biológica versus propriedades físico-químicas de uma série de moléculas de interesse. Novos agentes terapêuticos podem ser desenvolvidos pela análise de dados teóricos de estrutura-atividade de forma tridimensional, obtidos por técnicas recentes de modelagem molecular. Face à ampla definição de Química Medicinal, envolvendo a invenção, descoberta, planejamento, identificação e preparação de compostos biologicamente ativos, assim como o estudo do seu metabolismo, a interpretação do seu modo de ação molecular e a construção das relações entre estrutura e atividade [Wermuth et al. (1998)], um estudo por meio da modelagem molecular é importante.
A modelagem molecular, segundo a IUPAC, é a investigação das estruturas e das propriedades moleculares pelo uso de química computacional e técnicas de visualização gráfica, visando fornecer uma representação tridimensional, sob um dado conjunto de circunstâncias [Sant’Anna (2002)]. O planejamento de fármacos auxiliado por computador (CADD Computer-Assisted Drug Design) é descrito em diversas páginas da Internet e auxilia, com tutoriais, a investigação das interações químicas de um ligante com o seu receptor e a exploração dos fatores estruturais relacionados ao efeito biológico. Como conseqüência, a elucidação dos mecanismos envolvidos nas ações moleculares dos fármacos pode ser
compreendida pela integração de conhecimentos fundamentais de Química Orgânica, Bioquímica, Biologia Molecular e Farmacologia [Carvalho et al. (2003)].
Através da mecânica molecular, a energia é calculada por comparação entre ângulos e distâncias de ligação entre átomos que compõem a molécula, com valores tabelados, pelo emprego de um programa computacional. As equações obtidas por mecânica molecular consideram apenas o núcleo dos átomos e não incluem os elétrons nos cálculos. O programa determina as interações moleculares resultantes do estiramento das ligações, deformações angular, torsional e espacial e calcula a energia da molécula de partida de forma comparativa, com relação ao padrão metano (1 kJ/mol). O processo de mecânica molecular promove a modificação dos ângulos e comprimentos das ligações dos átomos originais e fornece novas conformações com os cálculos de energia correspondentes. O programa reconhece as mudanças que conduzem a estruturas mais estáveis, de menor energia estérica e os cálculos são interrompidos quando as modificações da estrutura mais estável, em relação à molécula original, não resultam em alteração considerável de energia. O objetivo da mecânica molecular é prever a energia associada com uma determinada conformação de uma molécula. Porém, a energia estérica obtida por mecânica molecular não expressa quantidades absolutas, apenas diferenças de energia entre duas ou mais conformações [Patrick (2001)].
A modelagem molecular compreende um número de ferramentas e métodos computacionais e teóricos que tem como objetivo entender e prever o comportamento de sistemas reais, e que são usadas para descrever e prever estruturas moleculares, propriedades do estado de transição, equilíbrio de reações, propriedades termodinâmicas, entre outras. Esses métodos abrangem estudos de minimização da energia de moléculas, análise conformacional, simulações de dinâmica molecular, entre outros, e são aplicáveis a átomos isolados e a biomacromoléculas.
A precisão que se quer nos resultados varia de acordo com o método escolhido para calcular determinada propriedade. Além de fornecer dados estruturais, os cálculos teóricos são usados também com interesse químico e farmacológico, como para computar calores de formação de moléculas, distâncias interatômicas, energias eletrônicas de HOMO e LUMO, energias de ionização, densidades eletrônicas atômicas, cargas atômicas líquidas, ordens de ligação, momentos de dipolo, entre outros.