RESUMO Muitos compostos organofosforados (OP) são utilizados até hoje na agricultura como pesticidas e, infelizmente, como agentes de guerra química (ou agentes dos nervos) também. Os pesticidas organofosforados e os agentes dos nervos são moléculas extremamente tóxicas, uma vez que atuam como inibidores da enzima Acetilcolinesterase (AChE). O efeito mais preocupante da exposição a estes compostos é a toxicidade colinérgica aguda, ou seja, a perda de coordenação muscular. Uma vez que o indivíduo se contamina, o processo de intoxicação começa através da ligação do OP no sítio ativo da enzima AChE inativando-a. Os tratamentos atuais para pessoas expostas a baixas doses de OP podem ser realizados com atropina, oximas e benzodiazepínicos. Processos de remediação importantes envolvem o emprego de técnicas de biorremediação utilizando diferentes enzimas degradantes, como a Fosfotriesterase da Agrobacterium radiobacter e SMP-30. Devido ao elevado número de intoxicações anualmente, é crucial buscar métodos de tratamento mais potentes e eficazes, e nesta linha, as técnicas envolvendo biorremediação parecem ser bastante promissoras para este propósito.

ABSTRACT Many organophosphorus compounds (OP) are used until today in agriculture as pesticides and, unfortunately, they are used as chemical warfare agents (or nerve agents) as well. Organophosphorus pesticides and nerve agents are extremely toxic molecules, since they act as Acetylcholinesterase (AChE) inhibitors. The most worrying effect of the exposure to these compounds is the acute cholinergic toxicity, which is the loss of muscle coordination. Once one is contaminated, the intoxication process begins through the binding of the OP in the active site of the AChE enzyme inactivating it. Current treatments for people exposed to low doses of OP can be performed with atropine, oximes and benzodiazepines. Important remediation processes involve the employment of bioremediation techniques using different degrading enzymes, such as the Phosphotriesterase from Agrobacterium radiobacter and SMP-30. Due to the high number of intoxications annually, it is crucial to search for more potent and effective treatment methods, and in this line, the techniques involving bioremediation seem to be quite promising for this purpose.

Uma prática comum para determinar a conformação de ligantes em compostos com vários graus de liberdade a serem utilizados em modelagem molecular (QSAR e estudos de ancoramento molecular) é realizar uma distribuição conformacional baseada em repetidas amostragens aleatórias, tais como o método Monte Carlo. Cálculos adicionais são frequentemente necessários. Esta rápida revisão descreve alguns métodos usados para análise conformacional e as implicações ao usarem algumas conformações selecionadas em QSAR. Um estudo de caso foi desenvolvido para o ácido 2,4-diclorofenóxi acético (2,4-D), um herbicida amplamente usado que se liga à enzima TIR1 ubiquitina ligase. O uso de tal aproximação e cálculos semi-empíricos não alcançou todos os mínimos possíveis para o 2,4-D. Além disso, as conformações e respectivas energias obtidas pelo método semi-empírico AM1 não concordam com as tendências calculadas em nível DFT. Resultados similares foram obtidos para o ânion carboxilato, que é a forma bioativa do 2,4-D. Finalmente, a estrutura cristalina e bioativa do 2,4-D não foi encontrada como um mínimo de energia usando MonteCarlo/AM1 e, de acordo com otimização em nível B3LYP/aug-cc-pVDZ, tem população similar ao outro confôrmero em solução aquosa implícita. Portanto, métodos para relação quantitativa entre estrutura e atividade (QSAR) baseados na estrutura química tridimensional não são fundamentais para fornecer modelos preditivos para congêneres do 2,4-D como ligantes da enzima TIR1 ubiquitina ligase, uma vez que essas estruturas não correspondem, necessariamente, à conformação bioativa dessa molécula. Esse resultado provavelmente se estende a outros sistemas.

A common practice to compute ligand conformations of compounds with various degrees of freedom to be used in molecular modeling (QSAR and docking studies) is to perform a conformational distribution based on repeated random sampling, such as Monte-Carlo methods. Further calculations are often required. This short review describes some methods used for conformational analysis and the implications of using selected conformations in QSAR. A case study is developed for 2,4-dichlorophenoxyacetic acid (2,4-D), a widely used herbicide which binds to TIR1 ubiquitin ligase enzyme. The use of such an approach and semi-empirical calculations did not achieve all possible minima for 2,4-D. In addition, the conformations and respective energies obtained by the semi-empirical AM1 method do not match the calculated trends obtained by a high level DFT method. Similar findings were obtained for the carboxylate anion, which is the bioactive form. Finally, the crystal bioactive structure of 2,4-D was not found as a minimum when using Monte-Carlo/AM1 and is similarly populated with another conformer in implicit water solution according to optimization at the B3LYP/aug-cc-pVDZ level. Therefore, quantitative structure-activity relationship (QSAR) methods based on three dimensional chemical structures are not fundamental to provide predictive models for 2,4-D congeners as TIR1 ubiquitin ligase ligands, since they do not necessarily reflect the bioactive conformation of this molecule. This probably extends to other systems.

Biodiesel was created as a solution for a great economic and enviromental problem of petroleum, a resource with sustainable characteristics. But its production still needs optimization, because it uses a lot of water and generates a large volume of this residue, which appears improper to disposal without correct treatment. This work propose an economic, viable and efficient way to treat the Biodiesel purification water, not only aiming at a proper disposal, but the reuse as input in the process, generating a large industrial economy, and greater environmental progress. For both treatment uses the electrofloculation technique.