ProtCool 2.0: um modelo cliente/servidor para um gerador de protocolos de ancoragens e simulações de dinâmica molecular em complexos proteína-ligante - SOUZA, Moisés Pinheiro (2023)
A pandemia de COVID-19 evidenciou a alta demanda por sistemas computacionais que acelerem a indicação de novos fármacos. Nesse sentido, compreender o comportamento dinâmico de complexos biomoleculares é algo fundamental. As técnicas que envolvem simulações de dinâmica molecular desses complexos vêm sendo crescentemente utilizadas como forma de agilizar a indicação de melhores candidatos à fármacos. No entanto, a preparação de tais simulações é de grande complexidade, e seus inúmeros detalhes nem sempre são suficientemente destacados, comprometendo sua reprodutibilidade e reusabilidade. Para tanto, foi proposta a ferramenta ProtCool – um gerador de protocolos, focado na integração entre ancoragem e dinâmica molecular de complexos proteína-ligantes. Em sua primeira versão, essa ferramenta era de uso restrito ao ambiente local do usuário. Este trabalho apresenta a versão 2.0 do ProtCool, desenvolvida sob um modelo cliente-servidor com interface WEB. O objetivo é preencher as lacunas deixadas pela versão anterior, aprimorando o software em três aspectos fundamentais: torná-lo multiplataforma, possibilitar o acesso a múltiplos usuários e tornar a ferramenta mais intuitiva. O desenvolvimento de uma interface amigável permite que essa nova versão expanda o domínio de uso também para pesquisadores inexperientes ou novatos em química computacional. O ProtCool 2.0 não executa as dinâmicas após preparação nem opera análises dos resultados, ele é construído para ser um expert na preparação baseado em workflows, percorrendo o workflow que lhe foi programado, gerando todos os arquivos de configuração necessários para uma execução confiável da dinâmica molecular no aparato computacional do usuário. Como todo o processo fica devidamente registrado, isso permite maior reprodutibilidade e reusabilidade das preparações. Boa parte de suas funcionalidades estão fundamentadas na adaptação das ferramentas mais conhecidas pela literatura no campo de simulações de dinâmica molecular. O ProtCool 2.0 foi desenvolvido utilizando as melhores práticas e processos de engenharia de software. Sua arquitetura cliente-servidor implementada sob o padrão web permite que ele seja multiplataforma e multiusuário, característica que traz ganhos em disponibilidade e desempenho. Ele possui uma interface gráfica minimalista que oferece recursos interativos que concedem segurança ao usuário para o correto preenchimento de seus parâmetros de estudo, evitando erros. Para demostrar seu uso, o ProtCool 2.0 foi submetido a um estudo de caso na simulação da interação entre acetilcolinesterase e galantamina, usada no tratamento do Alzheimer, o que possibilitou uma validação por replicação de uma simulação certificada por pares em publicação internacional. Foi possível demonstrar ao final que a preparação da simulação de fato permitiu a execução de dinâmicas moleculares confiáveis, reproduzindo os resultados esperados. Espera-se que esta ferramenta possa não somente trazer maior agilidade, reprodutibilidade e reusabilidade às preparações de dinâmica molecular, como contribuir para suavizar a curva de aprendizagem dessas simulações em química computacional.