Predicció de l'estructura de proteïnes de novo
En biologia computacional, la predicció de l'estructura d'una proteïna de novo es referix a un procés algorítmic per mig del qual es prediu l'estructura terciaria d'una proteïna a partir de la seua seqüència primària d'aminoàcits. En l'actualitat, alguns dels métodos més exitosos tenen una provabilitat raonable de predir els plecs de proteïnes chicotetes d'un sol domini dins d'1,5 Ángstroms sobre tota l'estructura[1]
La predicció de l'estructura d'una proteïna de novo ha rebut diferents noms com a modelació ab initio,[2] modelació basada en física,[3] modelació lliure[4] o també cridada modelació de novo,[5] és útil quan no es dispon d'homòlecs estructurals en bases de senyes, lo que obliga a generar estructures des de zero a través de busques conformacionales i funcions d'energia dissenyades específicament per a trobar conformació de menor energia.[6]
El disseny de novo es recolza en principis físics i computacionals en la finalitat de generar proteïnes que adopten estructures estables i específiques.
Métodos com Rosetta,[7] I-Tasser[8] i FragFold [9]fan us de fragments de varis tamanys d'estructures proteiques homòlogues o no, per a predir l'estructura d'una proteïna. El programa Rosetta desenrollat pel grup Baker és el més exitós en esta àrea. No obstant, solament un chicotet subconjunt de proteïnes podria modelar-se en alguna precisió, és dir, no és útil per a prediccions generals de l'estructura de proteïnes.[10]
Antecedents
[editar | editar còdic]Actualment, existix una gran brecha entre les seqüències de proteïnes conegudes i les estructures de proteïnes confirmades. En 2008, solament el 1% de les seqüències en la base de senyes UniProtKB tenien una estructura en el Protein Data Bank (PDB), deixant una brecha d'aproximadament cinc millons.[11] Les tècniques experimentals, com la cristalografia de rajos X en èxit en la cristalisació d'aproximadament 80,000 proteïnes citosólicas, han tingut èxit llimitat, especialment en les proteïnes de membrana.[12] Davant estes llimitacions, el desenroll de programes informàtics eficients és considerat com l'única opció viable per a tancar esta brecha entre seqüència i estructura.
Els métodos de predicció d'estructura de proteïnes de novo busquen predir estructures terciarias a partir de seqüències, basant-se en principis d'energia de plegament i/o en valors provabilístics a partir de les seues conformació. Encara que la modelació de novo originalment implicava crear estructures sense plantilles, en les últimes dos décades esta definició s'ha ampliat per mig de l'us de fragments, modificant estructures proteiques existents per a conferir noves funcions o major estabilitat.[7]
L'investigació en esta àrea se centra en tres aspectes: representacions simplificades de proteïnes, funcions d'energia precises i métodos eficients de mostreig. Es muestrea l'espai de conformació per a generar estructures candidates, guiat per funcions de puntuació i biaix de seqüència. Després, se seleccionen les conformació més similars a les natives per mig de puntuació i agrupamiento, i, en ocasions, s'ajusten en refinament d'alta resolució. Existixen dos tipos principals de funcions de puntuació: les basades en la física, que usen models matemàtics d'interacció molecular, i les basades en coneiximent, que ampren models estadístics de propietats de conformació natives.[13]
Back-rub
[editar | editar còdic]El terme “Back-rub” es referix al moviment o mecanisme de flexibilitat conformacional en l'estructura proteica per mig de la rotació interna dels àtoms de carbono alfa dels aminoàcits adjacents, alterant els ànguls d'enllaç. Per mig d'este ajust es poden realisar canvis sotils en l'orientació dels residus sense causar efectes en l'estructura general de la proteïna.[14] La versatilitat de el “back-rub” també és utilisada en el disseny de seqüències proteiques, a on s'exploren diferents configuracions de l'esquelet buscant optimisar funcions i/o millorar estabilitat de la proteïna. Per lo que s'ha amprat en l'anàlisis de la especificidad de reconeiximent molecular, predient l'afinitat entre proteïnes i ligandos per mig de l'ajust dinàmic de les seues estructures en funció de l'interacció.[15]
Encara que el “Back-rub” representa una ferramenta important en el disseny de proteïnes, presenta llimitacions, a on la flexibilitat estructural podria complicar la simulació en proteïnes de gran tamany o quan existixquen mutacions múltiples. Davant tal situació, existixen atres restriccions per a generar models precisos i no comprometre a la proteïna.[16]
Referències
[editar | editar còdic]- ↑ Current Opinion in Structural Biology.17(3)
- 342–346.ISSN 0959-440X.doi:10.1016/j.sbi.2007.06.001.Consultat el 2024-11-13.
- ↑ Proteins: Structure, Function, and Bioinformatics.58(3)
- 560–570.ISSN 0887-3585.doi:10.1002/prot.20338.Consultat el 2024-11-13.
- ↑ Proceedings of the National Academy of Sciences.102(21)
- 7547–7552.ISSN 0027-8424.doi:10.1073/pnas.0502655102.Consultat el 2024-11-13.
- ↑ Proteins: Structure, Function, and Bioinformatics.69(S8)
- 57–67.doi:10.1002/prot.21771.Consultat el 2024-11-13.
- ↑ Science.309(5742)
- 1868–1871.ISSN 0036-8075.doi:10.1126/science.1113801.Consultat el 2024-11-13.
- ↑ Llig, Jooyoung; Freddolino, Peter L.; Zhang, {{{nom3}}} (2017). Ab Initio Protein Structure Prediction (en en), Springer Netherlands, pp. 3–35. doi:10.1007/978-94-024-1069-3_1. ISBN 978-94-024-1069-3.
- ↑ 7,0 7,1 Current Opinion in Structural Biology.80
- 102594.ISSN 0959-440X.doi:10.1016/j.sbi.2023.102594.Consultat el 2024-11-13.
- ↑ Proteins: Structure, Function, and Bioinformatics.77(S9)
- 100–113.ISSN 0887-3585.doi:10.1002/prot.22588.Consultat el 2024-11-13.
- ↑ Proteins: Structure, Function, and Genetics.45(S5)
- 127–132.ISSN 0887-3585.doi:10.1002/prot.1171.Consultat el 2024-11-13.
- ↑ Journal of Biological Chemistry.296
- 100558.ISSN 0021-9258.doi:10.1016/j.jbc.2021.100558.Consultat el 2024-11-13.
- ↑ From Protein Structure to Function with Bioinformatics (en en). doi:10.1007/978-1-4020-9058-5.
- ↑ Current Opinion in Structural Biology.21(5)
- 622–626.ISSN 0959-440X.doi:10.1016/j.sbi.2011.07.005.Consultat el 2024-11-13.
- ↑ Journal of Molecular Biology.275(5)
- 895–916.ISSN 0022-2836.doi:10.1006/jmbi.1997.1479.Consultat el 2024-11-13.
- ↑ Tens que especificar títul = i url = al usar {{cita web}}.. academic.oup.com. doi:10.1093/bioinformatics/btn169. Consultat el 2024-11-13.
- ↑ Protein Engineering, Design and Selection.34ISSN 1741-0126.doi:10.1093/protein/gzab011.Consultat el 2024-11-13.
- ↑ Current Opinion in Structural Biology.39
- 16–26.ISSN 0959-440X.doi:10.1016/j.sbi.2016.03.006.Consultat el 2024-11-13.
- Este artícul conté una traducció derivada de «Predicción de la estructura de proteínas de novo» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.