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BIOINFORMÁTICA

Universidade Federal do Tocantins Prof. Dr. Luiz Bertucci ([email protected]) Gurupi 2013 Aula 8 – Modelagem Molecular de Proteínas

Estrutura primária Estrutura secundária Estrutura terciária Estrutura quaternária

Níveis estruturais das proteínas

• (^) Cristalografia de proteínas
• (^) Ressonância magnética Nuclear (RMN)
• (^) Predição teórica: modelagem molecular computacional

Determinação da estrutura de proteínas

Modelagem molecular de proteínas

• (^) modelagem molecular é um termo coletivo que se refere aos métodos teóricos e técnicas computacionais para modelar ou mimetizar o comportamento das moléculas.
• (^) métodos para modelagem molecular de proteínas:
  • ab initio : predizer a estrutura tridimensional de proteínas a partir de sua estrutura primária apenas;
  • modelagem por homologia.

Sequência molde Estrutura tridimensional do molde Sequência do modelo (a ser modelada)

modelo

Fluxograma de trabalho

Busca e identificação do(s) molde(s)

• (^) buscar proteínas homólogas usando BLAST/PSI-BLAST no GenBank (http://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi);
• (^) verificar qual das proteínas com maior score retornadas na busca já tem estrutura tridimensional elucidada e com o arquivo de coordenadas atômicas depositada no PDB (http://www.rcsb.org/ pdb/home/home.do);
• (^) escolher o/os moldes e fazer o download do(s) arquivo(s) .pdb

Alinhamento de sequências

• (^) a segunda etapa do processo de modelagem molecular de proteínas por homologia é o alinhamento de sequências entre a proteína a ser modelada com a(s) proteína(s) molde(s);
• (^) a meta do alinhamento entre as sequências é identificar uma correlação ótima entre os resíduos de aminoácidos de cada sequência.

Modelagem

• (^) a terceira etapa do processo de modelagem molecular de proteínas por homologia é a construção dos modelos tomando como base as informações do alinhamento de sequências e as informações estruturais da(s) estrutura(s) conhecida(s);
• (^) softwares:
  • MODELLER (salilab.org/modeller);
  • SWISS-MODEL (http://swissmodel.expasy.org/)

Validação

• (^) após a construção do modelo, é necessário identificar possíveis erros relacionados à escolha das estruturas de referência e ao alinhamento entre sequência alvo e molde. Caso o modelo seja caracterizado de má qualidade, todo processo de modelagem deve ser revisto;
• (^) para isso, podem ser utilizados vários programas para validar o modelo gerado. Por exemplo, dois softwares que podem ser utilizados para realização de tal tarefa são o VERIFY3D e PROCHECK.

Validação: VERIFY3D

Validação: PROCHECK

• (^) avalia diversos parâmetros estereoquímicos de importância fundamental, como comprimentos de ligações, os ângulos planos, a planaridade dos anéis de cadeias laterais e os ângulos torcionais da cadeia principal , gerando o gráfico de Ramachandran ;
• (^) o gráfico de Ramachandran que define os resíduos que se encontram nas regiões energeticamente mais favoráveis e desfavoráveis;
• (^) http://www.ebi.ac.uk/thornton-srv/software/PROCHECK/