Simulação de Enovelamento de Proteína - Histórico de revisão

Carolinalenzi: /* Resultados */

2022-05-19T18:04:54Z

Resultados

← Edição anterior		Edição das 15h04min de 19 de maio de 2022
Linha 63:		Linha 63:

	Em todas as simulações, foi utilizada a mesma cadeia de 15 aminoácidos e os mesmos valores de energia J<sub>ij</sub>, que foram sorteados dentro do intervalo [-4, -2]. As energias foram medidas em unidades de k<sub>B</sub> por simplicidade. Incicialmente, a cadeia foi colocada esticada no meio da rede, como mostra a figura 6. Os gráficos foram gerados no gnuplot e as figuras da rede e das estruturas foram feitas no GIMP.		Em todas as simulações, foi utilizada a mesma cadeia de 15 aminoácidos e os mesmos valores de energia J<sub>ij</sub>, que foram sorteados dentro do intervalo [-4, -2]. As energias foram medidas em unidades de k<sub>B</sub> por simplicidade. Incicialmente, a cadeia foi colocada esticada no meio da rede, como mostra a figura 6. Os gráficos foram gerados no gnuplot e as figuras da rede e das estruturas foram feitas no GIMP.

			'''OBS''': não foram utilizadas condições de contorno periódicas.

	[[Arquivo:Redeini.png\|300px\|thumb\|right\|'''Figura 6''': Rede inicial]]		[[Arquivo:Redeini.png\|300px\|thumb\|right\|'''Figura 6''': Rede inicial]]
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	</gallery>		</gallery>

	Percebemos, pelas figuras 11 e 12, que a energia da estrutura da proteína diminui com a temperatura, até T = 2, aproximadamente, onde não há mais uma mudança perceptível na energia. Isso indica que a proteína encontrou uma estrutura estável com energia baixa. A figura 13 também mostra estabilidade para temperaturas abaixo de 2, indicando que o estado enovelado da proteína não sofre alteração. Nesse caso, a estrutura encontrada pela proteína não é a mais compacta, mas é a de menor energia, dentre as testadas.		Percebemos, pelas figuras 11 e 12, que a energia da estrutura da proteína diminui com a temperatura, até T = 2, aproximadamente, onde não há mais uma mudança perceptível na energia. Isso indica que a proteína encontrou uma estrutura estável com energia baixa. A figura 13 também mostra estabilidade para temperaturas abaixo de 2, indicando que o estado enovelado da proteína não sofre alteração. Nesse caso, a estrutura encontrada pela proteína não é a mais compacta, mas é a de menor energia, dentre as testadas. '''OBS''': O resultado para o tamanho em função da temperatura não era o esperado, a curva deveria seguir a mesma tendência do gráfico da energia. Falta analisar o porquê disso.

	A seguir, algumas estruturas ~~encontradas~~ pela proteína durante as simulações.		A seguir, algumas estruturas testadas pela proteína durante as simulações.

	<gallery widths=200px heights=200px caption="Simulação com T = 10" class="center">		<gallery widths=200px heights=200px caption="Simulação com T = 10" class="center">

Carolinalenzi: /* Resultados */

2022-05-16T16:02:51Z

Resultados

← Edição anterior		Edição das 13h02min de 16 de maio de 2022
Linha 62:		Linha 62:
	== Resultados ==		== Resultados ==

	Em todas as simulações, foi utilizada a mesma cadeia de 15 aminoácidos e os mesmos valores de energia J<sub>ij</sub>, que foram sorteados dentro do intervalo [-4, -2]. As energias foram medidas em unidades de k<sub>B</sub> por simplicidade. Incicialmente, a cadeia foi colocada esticada no meio da rede, como mostra a figura 6. Os gráficos foram gerados no gnuplot ~~a partir dos arquivos das simulações,~~ e as figuras da rede e das estruturas foram feitas no GIMP.		Em todas as simulações, foi utilizada a mesma cadeia de 15 aminoácidos e os mesmos valores de energia J<sub>ij</sub>, que foram sorteados dentro do intervalo [-4, -2]. As energias foram medidas em unidades de k<sub>B</sub> por simplicidade. Incicialmente, a cadeia foi colocada esticada no meio da rede, como mostra a figura 6. Os gráficos foram gerados no gnuplot e as figuras da rede e das estruturas foram feitas no GIMP.

	[[Arquivo:Redeini.png\|300px\|thumb\|right\|'''Figura 6''': Rede inicial]]		[[Arquivo:Redeini.png\|300px\|thumb\|right\|'''Figura 6''': Rede inicial]]

Carolinalenzi: /* Resultados */

2022-05-16T16:02:34Z

Resultados

← Edição anterior		Edição das 13h02min de 16 de maio de 2022
Linha 62:		Linha 62:
	== Resultados ==		== Resultados ==

	Em todas as simulações, foi utilizada a mesma cadeia de 15 aminoácidos e os mesmos valores de energia J<sub>ij</sub>, que foram sorteados dentro do intervalo [-4, -2]. As energias foram medidas em unidades de k<sub>B</sub> por simplicidade. Incicialmente, a cadeia foi colocada esticada no meio da rede, como mostra a figura 6. Os gráficos foram gerados no gnuplot a partir dos arquivos ~~gerados nas~~ simulações, e as figuras da rede e das estruturas foram feitas no GIMP.		Em todas as simulações, foi utilizada a mesma cadeia de 15 aminoácidos e os mesmos valores de energia J<sub>ij</sub>, que foram sorteados dentro do intervalo [-4, -2]. As energias foram medidas em unidades de k<sub>B</sub> por simplicidade. Incicialmente, a cadeia foi colocada esticada no meio da rede, como mostra a figura 6. Os gráficos foram gerados no gnuplot a partir dos arquivos das simulações, e as figuras da rede e das estruturas foram feitas no GIMP.

	[[Arquivo:Redeini.png\|300px\|thumb\|right\|'''Figura 6''': Rede inicial]]		[[Arquivo:Redeini.png\|300px\|thumb\|right\|'''Figura 6''': Rede inicial]]

Carolinalenzi: /* Resultados */

2022-05-16T16:02:08Z

Resultados

← Edição anterior		Edição das 13h02min de 16 de maio de 2022
Linha 62:		Linha 62:
	== Resultados ==		== Resultados ==

	Em todas as simulações, foi utilizada a mesma cadeia de 15 aminoácidos e os mesmos valores de energia J<sub>ij</sub>, que foram sorteados dentro do intervalo [-4, -2]. As energias foram medidas em unidades de k<sub>B</sub> por simplicidade. Incicialmente, a cadeia foi colocada esticada no meio da rede, como mostra a figura 6.		Em todas as simulações, foi utilizada a mesma cadeia de 15 aminoácidos e os mesmos valores de energia J<sub>ij</sub>, que foram sorteados dentro do intervalo [-4, -2]. As energias foram medidas em unidades de k<sub>B</sub> por simplicidade. Incicialmente, a cadeia foi colocada esticada no meio da rede, como mostra a figura 6. Os gráficos foram gerados no gnuplot a partir dos arquivos gerados nas simulações, e as figuras da rede e das estruturas foram feitas no GIMP.

	[[Arquivo:Redeini.png\|300px\|thumb\|right\|'''Figura 6''': Rede inicial]]		[[Arquivo:Redeini.png\|300px\|thumb\|right\|'''Figura 6''': Rede inicial]]

Carolinalenzi: /* Simulação de Monte Carlo */

2022-05-16T16:00:26Z

Simulação de Monte Carlo

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Linha 15:		Linha 15:
	== Simulação de Monte Carlo ==		== Simulação de Monte Carlo ==

	A simulação do enovelamento foi feita com base no livro do Giordano e envolve um modelo muito simplificado do que acontece na realidade~~. O código foi implementado em C e os gráficos foram gerados no gnuplot~~.		A simulação do enovelamento foi feita com base no livro do Giordano e envolve um modelo muito simplificado do que acontece na realidade.

	Consideramos uma cadeia de N aminoácidos, sorteados dentre os 20 possíveis, para montar a estrutura primária da proteína, representada por um vetor de tamanho N. Aminoácidos em posições adjacentes do vetor são considerados ligados covalentemente. A cadeia é colocada em uma rede quadrada de tamanho NxN, para permitir que a proteína esteja completamente desenovelada (esticada).		Consideramos uma cadeia de N aminoácidos, sorteados dentre os 20 possíveis, para montar a estrutura primária da proteína, representada por um vetor de tamanho N. Aminoácidos em posições adjacentes do vetor são considerados ligados covalentemente. A cadeia é colocada em uma rede quadrada de tamanho NxN, para permitir que a proteína esteja completamente desenovelada (esticada).
Linha 44:		Linha 44:
	A energia J pode ser pensada como uma matriz 20x20 contendo as interações relativas a todos os pares de aminoácidos, porém a matriz é simétrica, portanto, podemos guardar apenas 210 valores correspondentes aos pares distintos de aminoácidos.		A energia J pode ser pensada como uma matriz 20x20 contendo as interações relativas a todos os pares de aminoácidos, porém a matriz é simétrica, portanto, podemos guardar apenas 210 valores correspondentes aos pares distintos de aminoácidos.

	Com essas definições, podemos partir para a simulação de Monte Carlo, esquematizada a seguir:		Com essas definições, podemos partir para a simulação de Monte Carlo, esquematizada a seguir. O código foi implementado em C, e se encontra no [https://github.com/carollenzi/montecarlo_enovelamento.git Github]

	# Inicializar a cadeia e posicionar na rede		# Inicializar a cadeia e posicionar na rede

Carolinalenzi: /* Referências */

2022-05-16T15:51:52Z

Referências

← Edição anterior		Edição das 12h51min de 16 de maio de 2022
Linha 115:		Linha 115:

	Giordano, J., Nakanishi, H., ''Computational Physics'', 2nd ed., Pearson, 2005.		Giordano, J., Nakanishi, H., ''Computational Physics'', 2nd ed., Pearson, 2005.

	Poletto, F., Material da disciplina de Química Orgânica de Biomoléculas, UFRGS, 2021.		Poletto, F., Material da disciplina de Química Orgânica de Biomoléculas, UFRGS, 2021.

Carolinalenzi em 15h51min de 16 de maio de 2022

2022-05-16T15:51:40Z

← Edição anterior		Edição das 12h51min de 16 de maio de 2022
Linha 2:		Linha 2:

	Este trabalho tem como objetivo utilizar o método de Monte Carlo para simular o enovelamento de proteínas.		Este trabalho tem como objetivo utilizar o método de Monte Carlo para simular o enovelamento de proteínas.


	== Proteínas ==		== Proteínas ==
Linha 112:		Linha 111:
	Arquivo:Sweep_t1.png\|'''Figura 23''': Estrutura na temperatura 1		Arquivo:Sweep_t1.png\|'''Figura 23''': Estrutura na temperatura 1
	</gallery>		</gallery>

			== Referências ==

			Giordano, J., Nakanishi, H., ''Computational Physics'', 2nd ed., Pearson, 2005.
			Poletto, F., Material da disciplina de Química Orgânica de Biomoléculas, UFRGS, 2021.

Carolinalenzi: /* Resultados */

2022-05-16T15:47:15Z

Resultados

Carolinalenzi: /* Resultados */

2022-05-16T15:45:16Z

Resultados

← Edição anterior		Edição das 12h45min de 16 de maio de 2022
Linha 94:		Linha 94:
	A seguir, algumas estruturas encontradas pela proteína durante as simulações.		A seguir, algumas estruturas encontradas pela proteína durante as simulações.

	<gallery widths=~~300px~~ heights=~~300px~~ caption="Simulação com T = 10~~" align="center~~">		<gallery widths=200px heights=200px caption="Simulação com T = 10">
	Arquivo:T10_1e5.png\|'''Figura 14''': Estrutura no tempo 1x10<sup>5</sup>		Arquivo:T10_1e5.png\|'''Figura 14''': Estrutura no tempo 1x10<sup>5</sup>
	Arquivo:T10_3e5.png\|'''Figura 15''': Estrutura no tempo 3x10<sup>5</sup>		Arquivo:T10_3e5.png\|'''Figura 15''': Estrutura no tempo 3x10<sup>5</sup>
	Arquivo:T10_5e5.png\|'''Figura 16''': Estrutura no tempo 5x10<sup>5</sup>		Arquivo:T10_5e5.png\|'''Figura 16''': Estrutura no tempo 5x10<sup>5</sup>
			</gallery>

			<gallery widths=200px heights=200px caption="Simulação com T = 1">
			Arquivo:T1_1e5.png\|'''Figura 17''': Estrutura no tempo 1x10<sup>5</sup>
			Arquivo:T1_3e5.png\|'''Figura 18''': Estrutura no tempo 3x10<sup>5</sup>
			Arquivo:T1_5e5.png\|'''Figura 19''': Estrutura no tempo 5x10<sup>5</sup>
			</gallery>

			<gallery widths=200px heights=200px caption="Simulação variando a temperatura">
			Arquivo:Sweep_t10.png\|'''Figura 20''': Estrutura na temperatura 10
			Arquivo:Sweep_t7.png\|'''Figura 21''': Estrutura na temperatura 7
			Arquivo:Sweep_t4.png\|'''Figura 22''': Estrutura na temperatura 4
			Arquivo:Sweep_t1.png\|'''Figura 23''': Estrutura na temperatura 1
	</gallery>		</gallery>

Carolinalenzi: /* Resultados */

2022-05-16T15:40:00Z

Resultados

← Edição anterior		Edição das 12h40min de 16 de maio de 2022
Linha 69:		Linha 69:
	Nas figuras a seguir, temos a energia e o tamanho da cadeia (calculado como a distância ponta a ponta da cadeia) em função do tempo de simulação. Essa simulação foi feita com temperatura T = 10 e um total de 5x10<sup>5</sup> tempo de Monte Carlo. A temperatura alta permite que a proteína explore várias configurações e teste estruturas de diferentes energias, por isso, o gráfico tem tanta flutuação. Como várias estruturas diferentes são testadas, algumas são mais abertas e outras mais compactas, então o tamanho da cadeia também flutua bastante.		Nas figuras a seguir, temos a energia e o tamanho da cadeia (calculado como a distância ponta a ponta da cadeia) em função do tempo de simulação. Essa simulação foi feita com temperatura T = 10 e um total de 5x10<sup>5</sup> tempo de Monte Carlo. A temperatura alta permite que a proteína explore várias configurações e teste estruturas de diferentes energias, por isso, o gráfico tem tanta flutuação. Como várias estruturas diferentes são testadas, algumas são mais abertas e outras mais compactas, então o tamanho da cadeia também flutua bastante.

	<gallery widths=~~400px~~ heights=~~400px~~>		<gallery widths=500px heights=500px>
	Arquivo:EnergiaT10.png\|'''Figura 7''': Energia em função do tempo, T = 10		Arquivo:EnergiaT10.png\|'''Figura 7''': Energia em função do tempo, T = 10
	Arquivo:TamanhoT10.png\|'''Figura 8''': Tamanho da cadeia em função do tempo, T = 10		Arquivo:TamanhoT10.png\|'''Figura 8''': Tamanho da cadeia em função do tempo, T = 10
Linha 76:		Linha 76:
	A simulação também foi feita para a temperatura T = 1, com o mesmo tempo de 5x10<sup>5</sup> tempo de Monte Carlo, e o resultado está nas figuras abaixo. As flutuações são menores e a proteína passa mais tempo em estruturas com energias mais baixas, porque a baixa temperatura não permite tanta movimentação. O tamanho também varia menos, e a proteína fica em estruturas mais compactas.		A simulação também foi feita para a temperatura T = 1, com o mesmo tempo de 5x10<sup>5</sup> tempo de Monte Carlo, e o resultado está nas figuras abaixo. As flutuações são menores e a proteína passa mais tempo em estruturas com energias mais baixas, porque a baixa temperatura não permite tanta movimentação. O tamanho também varia menos, e a proteína fica em estruturas mais compactas.

	<gallery widths=~~400px~~ heights=~~400px~~>		<gallery widths=500px heights=500px>
	Arquivo:EnergiaT1.png\|'''Figura 9''': Energia em função do tempo, T = 1		Arquivo:EnergiaT1.png\|'''Figura 9''': Energia em função do tempo, T = 1
	Arquivo:TamanhoT1.png\|'''Figura 10''': Tamanho da cadeia em função do tempo, T = 1		Arquivo:TamanhoT1.png\|'''Figura 10''': Tamanho da cadeia em função do tempo, T = 1
Linha 84:		Linha 84:
	Outra simulação foi realizada partindo de uma temperatura alta e reduzindo-a gradativamente, para permitir que a proteína explore várias configurações nas temperaturas mais altas e consiga escolher uma de energia mais baixa. Em cada temperatura, a proteína passou 20x10<sup>5</sup> tempo de Monte Carlo. Os resultados, apresentados a seguir, são da média da energia e do tamanho em cada temperatura, e também a variância da energia em função da temperatura.		Outra simulação foi realizada partindo de uma temperatura alta e reduzindo-a gradativamente, para permitir que a proteína explore várias configurações nas temperaturas mais altas e consiga escolher uma de energia mais baixa. Em cada temperatura, a proteína passou 20x10<sup>5</sup> tempo de Monte Carlo. Os resultados, apresentados a seguir, são da média da energia e do tamanho em cada temperatura, e também a variância da energia em função da temperatura.

	<gallery widths=~~400px~~ heights=~~400px~~>		<gallery widths=500px heights=500px>
	Arquivo:Energiaxtemp.png\|'''Figura 11''': Média da energia em função da temperatura		Arquivo:Energiaxtemp.png\|'''Figura 11''': Média da energia em função da temperatura
	Arquivo:Variacaoxtemp.png\|'''Figura 12''': Variação da energia em função da temperatura		Arquivo:Variacaoxtemp.png\|'''Figura 12''': Variação da energia em função da temperatura
Linha 94:		Linha 94:
	A seguir, algumas estruturas encontradas pela proteína durante as simulações.		A seguir, algumas estruturas encontradas pela proteína durante as simulações.

	<gallery widths=~~400px~~ heights=~~400px~~ caption="Simulação com T = 10">		<gallery widths=300px heights=300px caption="Simulação com T = 10" align="center">
	Arquivo:T10_1e5.png\|'''Figura 14''': Estrutura no tempo 1x10<sup>5</sup>		Arquivo:T10_1e5.png\|'''Figura 14''': Estrutura no tempo 1x10<sup>5</sup>
	Arquivo:T10_3e5.png\|'''Figura 15''': Estrutura no tempo 3x10<sup>5</sup>		Arquivo:T10_3e5.png\|'''Figura 15''': Estrutura no tempo 3x10<sup>5</sup>
	Arquivo:T10_5e5.png\|'''Figura 16''': Estrutura no tempo 5x10<sup>5</sup>		Arquivo:T10_5e5.png\|'''Figura 16''': Estrutura no tempo 5x10<sup>5</sup>
	</gallery>		</gallery>

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Linha 94:		Linha 94:
	A seguir, algumas estruturas encontradas pela proteína durante as simulações.		A seguir, algumas estruturas encontradas pela proteína durante as simulações.

	<gallery widths=200px heights=200px caption="Simulação com T = 10">		<gallery widths=200px heights=200px caption="Simulação com T = 10" class="center">
	Arquivo:T10_1e5.png\|'''Figura 14''': Estrutura no tempo 1x10<sup>5</sup>		Arquivo:T10_1e5.png\|'''Figura 14''': Estrutura no tempo 1x10<sup>5</sup>
	Arquivo:T10_3e5.png\|'''Figura 15''': Estrutura no tempo 3x10<sup>5</sup>		Arquivo:T10_3e5.png\|'''Figura 15''': Estrutura no tempo 3x10<sup>5</sup>
Linha 100:		Linha 100:
	</gallery>		</gallery>

	<gallery widths=200px heights=200px caption="Simulação com T = 1">		<gallery widths=200px heights=200px caption="Simulação com T = 1" class="center">
	Arquivo:T1_1e5.png\|'''Figura 17''': Estrutura no tempo 1x10<sup>5</sup>		Arquivo:T1_1e5.png\|'''Figura 17''': Estrutura no tempo 1x10<sup>5</sup>
	Arquivo:T1_3e5.png\|'''Figura 18''': Estrutura no tempo 3x10<sup>5</sup>		Arquivo:T1_3e5.png\|'''Figura 18''': Estrutura no tempo 3x10<sup>5</sup>
Linha 106:		Linha 106:
	</gallery>		</gallery>

	<gallery widths=200px heights=200px caption="Simulação variando a temperatura">		<gallery widths=200px heights=200px caption="Simulação variando a temperatura" class="center">
	Arquivo:Sweep_t10.png\|'''Figura 20''': Estrutura na temperatura 10		Arquivo:Sweep_t10.png\|'''Figura 20''': Estrutura na temperatura 10
	Arquivo:Sweep_t7.png\|'''Figura 21''': Estrutura na temperatura 7		Arquivo:Sweep_t7.png\|'''Figura 21''': Estrutura na temperatura 7