Termodinâmica do enovelamento de cadeias heteropoliméricas através do algoritmo de Wang-Landau

Abstract

Estudamos o enovelamento de proteínas através da termodinâmica de uma cadeia heteropolimérica. Para isso, adaptamos um método de Monte Carlo introduzido por Wang e Landau para o estudo de transições de fase em sistemas magnéticos para estudarmos a mecânica estatística dessa cadeia. Trata-se de um método que se vale do passeio randômico no espaço de energias para determinação da densidade de estados acessíveis à cadeia e com ela determinar grandezas termodinâmicas do sistema em estudo. Para obtermos essa densidade de estados, adotamos modelos de rede para gerarmos todas as conformações geométricas possíveis de uma cadeia de 27 monômeros em uma rede cúbica. Estudamos várias seqüências de monômeros adotando os modelos de rede mais relevantes utilizados para a investigação do enovelamento de proteínas tais como o modelo HP e modelos mais elaborados que utilizam as interações de Miyazawa-Jernigan entre monômeros. Calculamos diversas grandezas termodinâmicas essenciais para a compreensão do enovelamento de proteínas e com isso mostramos a eficiência do método Wang-Landau.

We studied the protein folding through investigating the thermodynamics of a hetero-polymeric chain. For this purpose, a Monte Carlo method introduced by Wang and Landau to study the phase transitions in magnetic systems, was adapted to investigate the statistical mechanics of this chain. The method is based on the random walk in the energy space to determine the density of states of the chain and important thermodynamics quantities. For this purpose, we adopted the lattice model and generate all geometric conformations of a 27-monomer chain in a cubic lattice. We studied several sequences of monomers adopting the most relevant lattice models, such as the HP model and more elaborated models considering the Miyazawa-Jernigan interactions. We computed several thermodynamics quantities to help us to understand the protein folding and show the efficiency of the Wang-Landau method.