Modelagem de Proteínas

Modelagem de Proteínas
FARMACIA

Durante os estudos da bioquímica em cursos universitários, os acadêmicos são fascinados pelas estruturas tridimensionais das proteínas apresentadas pelos professores durante as aulas teóricas. Essas estruturas compostas por alfa-hélice, folha-beta e regiões conhecidas como “loop” podem ser modeladas através do uso de técnicas da bioinformática e noções de genética. Essas metodologias de modelagens são oferecidas aos alunos em cursos de férias pelos programas de pós-graduação ou em curso ministrados em congressos da área.

Através da modelagem, o pesquisador pode caracterizar tridimensionalmente sua proteína de interesse respondendo várias perguntas como: numero de folhas-beta e alfa-hélice, quantidade de loops, tamanho da área superficial molecular, quantidade de átomos, localização dos resíduos que participam da atividade catalítica, distância entre resíduos, energia das cadeias, nuvem eletrostática e ainda a docagem com seu inibidor (interações).

A técnica inicialmente se passeia na sequência de aminoácidos da proteína no qual o pesquisador possui interesse em modelar, selecionando em seguida um modelo tridimensional observando o grau de similaridade entre a proteína com estrutura resolvida (proteína-molde) e a proteína a qual se deseja modelar (proteína-alvo).

Os modelos existentes das proteínas-molde são depositados em base de dados no “Protein Data Bank” (PDB) que podem ser acessado gratuitamente através da internet. A seleção do molde para a proteína-alvo deve-se levar em conta a identidade, E-value e o score, pois quanto maior o valor do score melhor é o alinhamento e quanto menor o E-value mais semelhantes são as duas sequências alinhadas.

A construção do modelo pode ser realizada por inúmeros programas, porém os mais renomados no mundo científico estão disponíveis gratuitamente: Modeller e o Swiss-Model. O primeiro é baseado por linha de comandos, devendo-se criar scripts para processamento, sendo este o software mais utilizado atualmente para a modelagem. O segundo é um servidor que analisa através de métodos automatizados oferecido online pelo Instituto Suíço de Bioinformática, este sistema requer um tempo maior de análise, pois necessita de internet para submissão e recebimento automático do modelo gerado.

Após modelagem a estrutura criada deverá ser validada em programas específicos como Procheck e Anolea. Nessas validações são observados os ângulos phi e psi permitidos (gráfico Ramachandran), obediência das restrições espaciais, verificação da adequação do modelo, análises individuais de cada resíduo e estado de energia. Durante a validação todo o processo de modelagem deverá ser revisto caso o modelo gerado seja caracterizado de má qualidade e nova proteína-molde deverá ser selecionada.

Juliano Oliveira Santana
Doutorando e Mestre em Genética e Biologia Molecular, especialista em Análises Clínicas e Diagnóstico Laboratorial, graduado em Farmácia. É membro da Sociedade Brasileira de Espectrometria de Massas. Trabalhou na MARS Center of Cocoa Science desenvolvendo projetos nas áreas de proteínas, polifenoloxidase e DNA.
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