Transferable Building Blocks for Rapid & Accurate Prediction of Proteins and Molecular Crystals Optoelectronic Properties

Abstract

Propriedades eletrostáticas, como momentos de dipolo, polarizabilidade e índice de refração, são essenciais para compreender interações moleculares, estabilidade e reatividade, particularmente em proteínas. Essas propriedades influenciam a estrutura, função e comportamento de tais moléculas em sistemas biológicos, permitindo o design destas com características elétricas personalizadas para aplicações, por exemplo, em biocatálise. No entanto, calcular essas propriedades para macromoléculas utilizando métodos quânticos é computacionalmente caro. Para superar isso, utiliza-se a transferibilidade da densidade eletrônica de sistemas semelhantes, analisando grandes moléculas em termos de blocos construtores menores, como átomos ou grupos funcionais. O banco de dados desenvolvido, GruPol, é capaz de estimar os momentos de dipolo e polarizabilidades de proteínas utilizando a metodologia de transferibilidade de blocos construtores entre sistemas similares. Ainda, incorporam-se efeitos de polarização através de um Modelo de Interação de Dipolos que considera interações com solventes e mudanças de pH. Além disso, o CrysPol, uma ferramenta complementar, prevê índices de refração e polarizabilidades de cristais moleculares, permitindo estimar tais propriedades e suas dependências de frequência do campo externo.