Quantum tunneling in biological reactions: the interplay between theory and experiments

José N. Onuchic Chigusa Kobayashi Kim K. Baldridge Sobre os autores

Ricardo Ferreira foi o primeiro cientista brasileiro a compreender a necessidade de aproximações teóricas sólidas para explicar os mecanismos que governam as ciências da vida. Nesta edição em sua homenagem, descrevemos como modelos teóricos têm sido aplicados para guiar o entendimento do fenômeno de tunelamento de elétrons em biologia. Durante quase vinte anos, o nosso modelo de "Pathways" tem se mostrado o mais bem sucedido modelo teórico para descrever o mecanismo de tunelamento no processo de transferência de elétrons em sistemas biológicos, particularmente em proteínas. Recentemente, o modelo de Pathways foi generalizado para incluir o efeito da dinâmica de proteínas na modulação do Fator Franck-Condon e dos elementos de tunelamento da matriz. A interferência entre diferentes trajetórias modula as interações de tunelamento de elétrons em proteínas (particularmente interferências destrutivas), e efeitos resultantes da dinâmica de proteínas são de importância crítica. O tunelamento de elétrons pode ser controlado por conformações de equilíbrio da proteína, as quais parecem ser necessárias para minimizar os efeitos de interferência destrutiva. Em contraste, quando configurações de equilíbrio apresentam pouca interferência destrutiva, o tunelamento de elétrons é promovido por uma (ou algumas) etapa(s) construtivamente interferente e os efeitos dinâmicos são modestos. Este novo mecanismo resultou na previsão de várias constantes de velocidades para reações de transferência de elétrons que foram confirmadas experimentalmente.


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