Abstract

O entendimento das interações dos vírus com as membranas celulares é de fundamental importância para a proposta de vacinas e tratamentos de doenças causadas por esse tipo de contaminação. A exemplo disso, cita-se o caso da pandemia causada pelo novo coronavírus causador da Covid-19, que no ano de 2020 colocou um terço do mundo em situação de quarentena, causando milhares de mortes e prejuízos econômicos em todo o planeta. Nesse contexto, o presente estudo propõe-se a construir um modelo matemático para a interação de um vírus com a membrana plasmática da célula de um mamífero, que conduz a um problema matemático com condições de contorno. Fazendo uso das funções de Green, o modelo foi capaz de responder qual é a expressão geral para energia potencial eletrostática desta interação em termos das funções de Bessel e os coeficientes de Wigner. Pode-se especular, ancorado nos resultados apresentados pelo modelo, que um vírus tem que apresentar uma carga efetiva resultante em solução com pH da ordem de 7 para se aproximar da membrana celular, enquanto um vírus eletricamente neutro não deve apresentar a capacidade de interagir e adentrar em membranas. Os valores para a energia de interação e para a força entre a membrana e o aglomerado oferecem a ordem de grandeza das distâncias em que tal interação é efetiva.

Highlights

  • Understanding the interactions of viruses with cell membranes is important for the proposal of vaccines and treatments for diseases caused by this type of contamination

  • Ao tratarmos um sistema composto por uma solução iônica, temos que a densidade de cargas ρ será dada pela soma das densidades das espécies iônicas presentes no sistema (HILL, 1987): 㟐

  • T, juntamente com a densidade de cargas induzida na Figura 3 - Ilustração do problema de valor de contorno

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Summary

Introdução

No ano de 2020 o mundo foi surpreendido com uma das maiores epidemias causadas pelo novo coronavírus, chamado SARSCoV-2, que imobilizou em regime de quarentena aproximadamente um terço de todas as pessoas do mundo, impactando no sistema de saúde dos países e em suas economias. Esforços de todas as áreas da ciência estão se juntando para atacar esse, que ainda hoje insiste em fragilizar a humanidade, que é a ação parasita dos vírus sobre as células humanas. Para se fazer uma análise quantitativa de interações biomoleculares, deve-se sempre recorrer aos modelos simplificados, uma vez que a heterogeneidade estrutural das partículas envolvidas e a não homogeneidade do meio em que se encontram não permitem tratamento matemático simples. Ao considerar as propriedades de membranas celulares e suas moléculas constituintes, assim como as propriedades do meio eletrolítico em que se encontram, há a possibilidade de propor modelos que envolvem tratamento matemático para descrição quantitativa e análise de sistemas de interesse biológico. O presente estudo tem o objetivo de apresentar um modelo matemático para descrever a interação de um vírus com a membrana plasmática da célula de um mamífero, a partir da modelo proposto por Morais (2005), para a interação de aglomerados moleculares imersos em soluções eletrolíticas, que conduz a um problema matemático com condições de contorno

Membrana plasmática
Meio celular
O meio celular e o equilíbrio eletrostático
Equação de Poisson-Boltzmann
Aproximação de Debye-Hückel
Metodologia
Resultados e discussão
Funções de Green para o problema de valor de contorno
Funções de Green: contorno no infinito
Funções de Green: contorno na superfície
A energia potencial eletrostático da interação
A solução do modelo em termos das funções de Bessel e coeficientes de Wigner
Considerações finais

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