Teoria efetiva de campos e geometria de moléculas longas - Neves, Alyson Bruno Fonseca (2020)
O objetivo desta tese é construir uma teoria efetiva de curvas da dinâmica de curva em três dimensões aplicáveis no contexto de física de proteínas. O modelo pretende reproduzir uma variedade de características geométricas observadas em proteínas reais, assumindo que proteínas podem ser aproximadas por curvas contínuas longas. Os graus de liberdade efetivos na descrição efetiva são parametrizados por funções curvatura e torção. O modelo mínimo necessário é construído em termos de um funcional da energia dependendo de quatro parâmetros fenomenológicos. Discutimos configurações estáticas do modelo efetivo, na qual aparecem duas diferentes classes: mínimos do potencial efetivo e configurações tipo-soliton, interpolando entre pares de mínimos. Em proteínas, tais classes correspondem as mais comuns estruturas secundárias (alfa-hélices e beta-strands) e motifs, conectando estas estruturas (loops, turns, hairpins, etc). Para estimativas dos parâmetros, as soluções do modelo são comparadas com estruturas de proteínas reais extraídas do Banco de Dados de Proteínas. Uma relação muito específica entre curvatura e torção previsto pelo modelo nos permite, universalmente, fixar três dos parâmetros do modelo. Mostramos que os quatro parâmetros não são universais. Eles controlam o tamanho característico das motifs conectando alfa-hélices e beta-strands, e podem serem usados para explicar a ausência de beta-strands em algumas proteínas e abundância em outras. No cenário mais atraente, o modelo apresenta alfa-héllices “estáveis” e beta-strands “instáveis”. Estudamos a estabilidade clássica e quântica das configurações metaestáveis. Derivamos estimativas para temperaturas de transição de fase e mostramos que as transições quânticas são desprezadas. Também discutimos como proteínas discretas realísticas “estabilizam” beta-strands e motifs hairpin.