Proteínas são polímeros de aminoácidos envolvidos em praticamente todas as funções metabólicas dos seres vivos. Em seu contexto natural de atuação, ou mesmo em aplicações biotecnológicas, elas frequentemente se encontram imersas em ambientes altamente concentrados - no meio intracelular, por exemplo, há cerca de 50-400 g/L de proteínas totais. Nessas condições, o estudo das interações proteína-proteína é fundamental para a compreensão dos fatores que determinam a sua estabilidade. Neste projeto, propomos a realização de experimentos de espalhamento de raios-X a baixos ângulos (SAXS) para o estudo das interações proteicas em sistemas simples e misturas de lisozima e albumina de soro bovino (BSA), duas proteínas modelo bastante conhecidas na literatura. Esta técnica nos permitiu, juntamente com uma abordagem teórica para os potenciais de interação, avaliar os efeitos das mudanças de concentração, temperatura e força iônica nas amostras. A análise teve como foco a modelagem do fator de estrutura por meio do potencial Hard-Sphere Double-Yukawa (HSDY) sob a relação de fechamento RPA. Outra abordagem utilizada foi a realização de simulações de Monte Carlo, nas quais representamos as proteínas por meio de esferas duras carregadas (modelo primitivo). Num primeiro momento, realizamos simulações para testar a validade e a coerência do modelo HSDY/RPA empregado nos ajustes, o qual apresentou diversas limitações. Em seguida, propomos um novo método para o ajuste das curvas experimentais por meio de simulações do fator de estrutura com Monte Carlo. Este método se mostrou bastante viável e capaz de modelar as curvas de espalhamento, tanto das soluções simples quanto das misturas binárias, além de evitar os erros de aproximação decorrentes das relações de fechamento. Assim, pudemos descrever o comportamento das proteínas e obter informações complementares que não seriam acessíveis somente pela técnica de SAXS.

Proteins are polymers of amino acids involved in practically all the metabolic functions of living beings. In their natural context of action, or even in biotechnological applications, they are often immersed in highly concentrated environments - in the intracellular environment, for example, there are about 50-400 g/L of total proteins. Under these conditions, the study of protein-protein interactions is essential to understand the factors that determine its stability. In this project, we propose to carry out small-angle X-ray scattering (SAXS) experiments to study protein interactions in simple systems and mixtures of lysozyme and bovine serum albumin (BSA), two model proteins well-known in the literature. This technique allowed us, together with a theoretical approach to the interaction potential, to evaluate the effects of changes in concentration, temperature and ionic strength in the samples. The analysis focused on the modeling of the structure factor through the Hard-Sphere Double-Yukawa (HSDY) potential under the RPA closure relation. Another approach used here was to perform Monte Carlo simulations, in which we represent proteins by means of charged hard-spheres (primitive model). At first, we performed simulations to test the validity and coherence of the HSDY/RPA model used in the adjustments, which presented several limitations. Then, we proposed a new method for fitting the experimental curves through the simulation of the structure factors with Monte Carlo. This method proved to be quite viable and capable of modeling the scattering curves, both for simple solutions and for binary mixtures, in addition to avoiding the approximation errors resulting from the closure relations. Thus, we were able to describe the behavior of the proteins and obtain complementary information that would not be accessible only by the SAXS technique.