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Publicações do PESC

Título
New Methods for the Determination of the Three-Dimensional Structure of Proteins and Nanoparticles
Linha de pesquisa
Otimização
Tipo de publicação
Dissertação de Mestrado
Número de registro
Data da defesa
11/3/2024
Resumo

Através da utilização de dados experimentais obtidos por técnicas como a ressonância magnética nuclear e o método da função de distribuição de pares, torna-se possível determinar estruturas tridimensionais de proteínas e nanoestruturas. Estes são exemplos de instâncias do problema de Geometria de Distâncias Não Associadas (uDGP), onde o objetivo principal é determinar as posições de pontos específicos com base em um conjunto de valores de distância que não foram previamente atribuídos a pares de pontos específicos. Apresentam-se, nesta dissertação, novas formulações de programação matemática e uma abordagem heurística para resolver o uDGP. Nossos resultados demonstram o desempenho superior dos modelos propostos em comparação com os métodos existentes documentados na literatura. Esses modelos têm um imenso potencial para uso prático, oferecendo soluções eficazes para a determinação de estruturas em aplicações envolvendo moléculas, nanopartículas e proteínas.

Abstract

Utilizing experimental data from techniques like nuclear magnetic resonance and the pair distribution function method, it becomes possible to derive three-dimensional protein structures and nanostructures. These are examples of instances of the Unassigned Distance Geometry problem (uDGP), where the primary objective is to determine the positions of certain points based on a set of distance values that have not been previously assigned to specific point pairs. This dissertation presents new mathematical programming formulations and a heuristic approach to solve the uDGP. Our findings demonstrate the superior performance of the proposed models in comparison to existing methods documented in the literature. These models hold immense potential for practical use, offering effective solutions for the determination of structures in applications involving molecules, nanoparticles, and proteins.

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