A Modelagem Molecular (MM) compreende um número de ferramentas e métodos computacionais e teóricos que tem como objetivo entender e prever o comportamento de sistemas reais; usadas para descrever e prever estruturas moleculares, propriedades do estado de transição e equilíbrio de reações, propriedades termodinâmicas, entre outras.

Esses métodos abrangem estudos de minimização de energia de moléculas, análise conformacional, simulações de dinâmica molecular, entre outros; e são aplicáveis de átomos isolados a biomacromoléculas.

• Selecionar um modelo que descreva com determinada precisão interações inter e intramoleculares de um sistema;

• Realizar os cálculos,

• Analisar os resultados, validando ou rejeitando o modelo escolhido.

      ...que são suportados por três variáveis a serem analisadas a priori:

• O tamanho do sistema a ser estudado (em termos de número de átomos);

• A precisão que se quer nos resultados (varia de acordo com o método escolhido para calcular determinada propriedade),

• O custo computacional e as condições de hardware utilizadas para realizar tais cálculos.

O grande desenvolvimento da MM deveu-se em grande parte ao avanço dos recursos computacionais em termos de hardware e software. No passado, a utilização da MM era restrita a um seleto grupo de pessoas que desenvolviam seus próprios programas. Atualmente não é mais necessário a um modelista compor seu próprio programa em virtude deles serem comercializados através de grandes companhias e até mesmo de laboratórios acadêmicos.

A MM fornece informações importantes para o processo de planejamento de fármacos. Ela permite a obtenção de propriedades específicas de um composto que podem influenciar na interação com seu receptor. Como exemplo, pode-se citar o mapa de potencial eletrostático, o contorno da densidade eletrônica e as energias e os coeficientes dos orbitais de fronteira HOMO e LUMO. Outras informações importantes também podem ser obtidas a partir da comparação estrutural entre diferentes moléculas, o que permite a geração de um índice de similaridade que pode ser correlacionado com a atividade farmacológica.

      Existem muitas opções quanto ao método de cálculo a ser utilizado em uma determinada abordagem da modelagem molecular, e todas elas derivam de três principais:

• ab initio
• Semi-Empírico
• Mecânica Molecular

Esse métodos diferem quanto à natureza do campo de força, ou seja, no conjunto de funções de energia e parâmetros numéricos associados.

A tabela abaixo resume as principais características de cada um deles.

É importante ressaltar que todos os métodos possuem limitações e que cada um trabalha de forma diferente dos outros. Não existe um método que funcione bem para tudo. Cada um tem sua aplicação dentro da modelagem molecular. O que temos que ter em mente é como cada um é utilizado, para que possamos fazer escolhas acertadas quando precisarmos deles.

Um dos avanços mais importantes no planejamento e na proposição de novos protótipos de fármacos tem sido a utilização da modelagem molecular. Ela tem se tornado uma ferramenta indispensável não somente no processo de planejamento, mas também na otimização de protótipos já existentes.

Bibliografia

• Williams, D. A. & Lemke, T. L. Foye´s Principles of Medicinal Chemistry, 5th ed., Lippincott Williams & Wilkins, 2002, 68-85.

• Rodrigues, C. R. Modelagem Molecular. Química Nova na Escola, Edição Especial, fevereiro de 2001.

• Barreiro, E. J.; Rodrigues, C. R. et al. Modelagem Molecular: Uma Ferramenta para o Planejamento Racional de Fármacos em Química Medicinal. Química Nova, 1997, 20, 300-310.

• Leach, A. R. Molecular Modelling. Principles and Applications. Longman, 1996, 85-138.