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Tipo do documento: Dissertação
Título: Otimização Evolutiva Híbrida para Docking Proteína–Peptídeo
Título(s) alternativo(s): Hybrid Evolutionary Optimization for Protein-Peptide Docking
Autor: RIBEIRO JUNIOR, Osmar Aguiar 
Primeiro orientador: CARMONA CORTÉS, Omar Andrés
Primeiro membro da banca: CARMONA CORTÉS, Omar Andrés
Segundo membro da banca: SOUZA, Bruno Feres de
Terceiro membro da banca: LOBATO, Fabio Manoel França
Resumo: As interações proteína–peptídeo desempenham papel relevante em processos biológicos associados ao reconhecimento molecular, à sinalização celular e ao desenvolvimento de estratégias terapêuticas. A predição computacional desses complexos, entretanto, permanece desafiadora, especialmente em cenários de docking cego, nos quais o sítio de ligação não é previamente conhecido e o espaço conformacional a ser explorado é amplo. O problema central investigado neste trabalho consiste em reduzir o custo computacional da busca conformacional em docking cego proteína–peptídeo sem comprometer a qualidade energética das poses finais. Nesse contexto, esta dissertação apresenta o desenvolvimento, a implementação e a validação de uma abordagem híbrida de otimização evolutiva denominada ABC–GA–VGOS, aplicada ao docking molecular proteína–peptídeo. A proposta combina mecanismos de exploração populacional, operadores genéticos, refinamento local adaptativo e uma função geométrica mono-objetivo baseada em consultas KD-tree, utilizada como estratégia de avaliação computacionalmente eficiente durante o processo de busca. Ao final da otimização, a melhor pose obtida em cada execução é submetida a uma etapa de rescoring energético inspirado no AutoDock Vina, permitindo separar a triagem geométrica rápida da avaliação energética final. Os experimentos foram realizados com dez complexos proteína–peptídeo obtidos do Protein Data Bank (PDB), considerando energia de ligação, tempo de execução e análise estatística comparativa entre os algoritmos avaliados. Os resultados indicaram que o método híbrido obteve as menores energias médias em cinco sistemas avaliados e apresentou menor tempo médio de execução em todos os casos, mantendo comportamento competitivo em diferentes complexos. Assim, a principal contribuição deste trabalho está na integração de estratégias evolutivas complementares com avaliação geométrica eficiente, oferecendo uma alternativa para reduzir o custo computacional do docking proteína–peptídeo sem depender exclusivamente de funções energéticas mais custosas ao longo de toda a busca.
Abstract: Protein–peptide interactions play an important role in biological processes associated with molecular recognition, cellular signaling, and the development of therapeutic strategies. However, the computational prediction of these complexes remains challenging, especially in blind docking scenarios, in which the binding site is not previously known and the conformational space to be explored is broad. The central problem investigated in this work is to reduce the computational cost of the conformational search in blind protein–peptide docking without compromising the energetic quality of the final poses. In this context, this dissertation presents the development, implementation, and validation of a hybrid evolutionary optimization approach named ABC–GA–VGOS, applied to protein– peptide molecular docking. The proposed approach combines population-based exploration mechanisms, genetic operators, adaptive local refinement, and a single-objective geometric function based on KD-tree queries, used as a computationally efficient evaluation strategy during the search process. At the end of the optimization, the best pose obtained in each execution is submitted to an energy rescoring step inspired by AutoDock Vina, allowing the separation between fast geometric screening and final energetic evaluation. The experiments were performed with ten protein–peptide complexes obtained from the Protein Data Bank (PDB), considering binding energy, execution time, and comparative statistical analysis among the evaluated algorithms. The results indicated that the hybrid method obtained the lowest mean energies in five evaluated systems and achieved the shortest mean execution time in all cases, maintaining competitive behavior across different complexes. Thus, the main contribution of this work lies in the integration of complementary evolutionary strategies with efficient geometric evaluation, offering an alternative to reduce the computational cost of protein–peptide docking without relying exclusively on more expensive energy functions throughout the entire search.
Palavras-chave: Otimização evolutiva híbrida;
Docking molecular;
Proteína–peptídeo;
KD-tree;
Meta-heurísticas
Hybrid evolutionary optimization;
Molecular docking;
Protein–peptide;
KDtree;
Metaheuristics
Área(s) do CNPq: Modelos Analíticos e de Simulação
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade Federal do Maranhão
Sigla da instituição: UFMA
Departamento: DEPARTAMENTO DE INFORMÁTICA/CCET
Programa: PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA DA COMPUTAÇÃO/CCET
Citação: RIBEIRO JUNIOR, Osmar Aguiar. Otimização Evolutiva Híbrida para Docking Proteína–Peptídeo. 2026. 68 f. Dissertação( Programa de Pós-graduação em Ciência da Computação/CCET) - Universidade Federal do Maranhão, São Luís, 2026.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: https://tedebc.ufma.br/jspui/handle/tede/7001
Data de defesa: 17-Abr-2026
Aparece nas coleções:DISSERTAÇÃO DE MESTRADO - PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA DA COMPUTAÇÃO

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