Daniel Kattnig é Professor no Instituto Living Systems na Universidade de Exeter. Seu grupo de pesquisa se concentra na descrição teórica e avaliação experimental dos efeitos de campos magnéticos fracos em rendimentos de reações químicas relevantes para a magnetorecepção animal ou processos biológicos associados ao estresse oxidativo e à peroxidação lipídica. Daniel co-escreveu o artigo “Efeitos dos Graus Dinâmicos de Liberdade na Sensibilidade da Bússola Magnética: Uma Comparação Entre Criptocromos Vegetais e Aviário”, publicado no periódico Journal of the American Chemical Society, em 2022.

Resumo: Acredita-se que a bússola magnética das aves migratórias depende de uma reação de par radical dentro do criptocromo da proteína fotorreceptora de luz azul. A sensibilidade de um sensor assim a campos magnéticos externos fracos é determinada por uma variedade de interações magnéticas, incluindo interações hiperfinas elétron-nuclear. Aqui, investigamos as implicações de movimento térmico, com foco nas flutuações nos ângulos diedro e libracional, dos radicais flavina adenina dinucleotídeo (FAD) e triptofano (Trp), no criptocromo 4a do Tordo Europeu (Erithacus rubecula, ErCry4a), e pombo (Columba livia, ClCry4a) e criptocromo 1 da planta Arabidopsis thaliana (AtCry1). Simulações de dinâmica molecular e interações hiperfinas derivadas da teoria do funcional da densidade são usadas para calcular o rendimento quântico da recombinação de pares radicais dependente da direção do campo geomagnético. Esta quantidade e vários parâmetros dinâmicos são comparados para [FAD•- Trp•+] em ErCry4a, ClCry4a e AtCry1, com TrpC ou TrpD sendo o terceiro e quarto componentes da tríade/tétrade do triptofano nas respectivas proteínas. Descobrimos que (i) as diferenças nos ângulos diedros médios nos pares de radicais são pequenas, (ii) os movimentos libracionais de TrpC•+ nos criptocromos aviários são apreciavelmente menores do que em AtCry1, (iii) os movimentos vibracionais rápidos dos radicais levando a fortes flutuações nos acoplamentos hiperfinos afetam a dinâmica de spin, dependendo do uso de interações instantâneas ou médias de tempo. Investigações futuras da sensibilidade da bússola de pares radicais não devem, portanto, ser baseadas em retratos instantâneos únicos da estrutura da proteína, mas devem incluir as propriedades de conjunto das interações hiperfinas.

Autores: Gesa Grüning, Siu Ying Wong, Luca Gerhards, Fabian Schuhmann, Daniel Kattnig, P. Hore, Ilia Solov’yov.

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