Estrutura de proteínas

Apresentação em tema: "Estrutura de proteínas"— Transcrição da apresentação:

1 Estrutura de proteínas
Prof. Dr. Francisco Prosdocimi

2 Níveis de Estruturas Protéicas

3 Estrutura do aminoácido
Aminoácidos encontrados em proteínas são isomêros L

4 Ligações peptídicas e o ângulo omega
Trans:  = 180º

5 Ângulos torsionais e restrições espaciais
Estrutura de proteínas e os ângulos torsionais

6 Ângulos torsionais e estruturas 2D

7 Predição da estrutura 2D
Tipos de predição Ab initio Por homologia Ab initio + homologia APSSP - Advanced Protein Secondary Structure Prediction Server GOR - Garnier et al, 1996 HNN - Hierarchical Neural Network method (Guermeur, 1997) Jpred - A consensus method for protein secondary structure prediction at University of Dundee PredictProtein - PHDsec, PHDacc, PHDhtm, PHDtopology, PHDthreader, MaxHom, EvalSec from Columbia University PSIpred - Various protein structure prediction methods at Brunel University SSpro4 - Secondary structure prediction using bidirectional recurrent neural networks at University of California

8 Alinhamento de estruturas 2D
A conservação da estrutura 2D é maior do que a da estrutura 1D 3D > 2D > 1D Permite verificar ancestralidade antiga entre genes

9 Métodos experimentais de descoberta da estrutura 3D
Prof. Dr. Francisco Prosdocimi

10 Difração de raios-X Difração é a técnica mais utilizada – 84% PDB
Apresenta resultado mais preciso do que o NMR Não pode ser realizada com a proteína em solução O problema da Cristalização Metodologia delicada e complexa A técnica mais aplicada e mais rápida exige que se tenha conhecimento de estrutura com enovelamento bastante similar – Refinamento

11 Cristalização de proteínas
Técnica complexa Nem toda proteína cristaliza Condições complexas para a cristalização Método empírico Proteína com diversos sais

12 Difração de Raios-X

13 Resolução da Estrutura
Produz-se um mapa de densidades eletrônicas e monta-se o quebra-cabeças Encaixe das cadeias laterais (sequenciamento)

14 NMR Ressonância nuclear magnética (RNM)
Permite identificar a posição dos átomos de hidrogênio (prótons) Proteínas em solução Várias estruturas de mínima energia

15 Informações sobre o PDB
Prof. Dr. Francisco Prosdocimi

16 Protein Data Bank Banco de dados primário GenBank X PDB

17 Novos enovelamentos

18 Estrutura de um arquivo PDB
Título TITLE, COMPND, SOURCE, AUTHOR, REMARKS Estrutura primária DBREF, SEQADV, SEQRES, MODRES Heteroátomos HET, HETNAM, HETSYN, FORMUL Estrutura secundária HELIX, SHEET, TURN Ligações químicas SSBOND, HYDBND, SLTBRG, CYSPEP Dados cristalográficos CRIST1, ORIGXn, SCALEn, MTRIXn Coordenadas atômicas MODEL, ATOM, TER, HETATM 3H1V

19 SCOP

20 Na internet PDB Mais famoso e completo banco de dados de estrutura de proteínas Protein explorer Programa derivado do RasMol para a visualização de estruturas de proteínas SWISS-PDBviewer Programa para a visualização e análise da estrutura de proteínas. Permite a realização de mutações, alterações em pontes de hidrogênio, ângulos de torção e distâncias entre átomos

21 Modelagem molecular por homologia
Prof. Dr. Francisco Prosdocimi

22 Modelagem molecular por homologia
Por que utilizar?  Sítios catalíticos  Sítios de interação a drogas

23 Premissa básica Seqüência a ser modelada Seqüências homólogas
Homologia Seqüências homólogas Similaridade ????????????? ????????????? Estrutura Tridimensional

24 Quando utilizar a modelagem?
Problema experimentalmente difícil Proteínas de membrana Proteínas glicosiladas Problema não justifica o investimento necessário para resolver a estrutura experimentalmente Último recurso disponível

25 Como utilizar?  Processo Iterativo
Alternativa Enviar a seqüência para o SWISS-MODEL

26 Swiss-Model

27 Modeller  Modelagem por satisfação de restrições espaciais
 Restrições espaciais obtidas de métodos empíricos  Banco de dados com alinhamentos de 416 proteínas de 105 famílias diferentes  Distâncias entre átomos são expressas em funções densidade de probabilidade

28 Modeller

29 Ramachandran Verificação da adequação do modelo
Obediência das restrições espaciais Ângulos phi e psi permitidos

30 CASP Critical Assessment of Techniques for Protein Structure Prediction “Competição” para verificar o melhor software de predição de estrutura 3D de proteínas Proteínas de estrutura resolvida recentemente são dadas a bioinformatas A predição mais precisa ganha a “competição” Modeller-based techniques

31 Na internet Modeller Um dos programas mais utilizados para a modelagem de proteínas por homologia. SWISS-MODEL Programa via web para a modelagem de proteínas por homologia.  PROCHECK Programa que checa a qualidade estereoquímica de uma estrutura de proteína, gerando análises gráficas sobre a geometria espacial da proteína, resíduo por resíduo.

32 Prof. Dr. Francisco Prosdocimi
Protein threading Prof. Dr. Francisco Prosdocimi

33 Premissa?  Muitas vezes a seqüência pode não ser conservada, mas a estrutura sim!

34 Threading Criação de modelos descritivos para o enovelamento de proteínas; Distância entre resíduos de aminoácidos; Estrutura secundária dos fragmentos; Características fisico-químicas de cada resíduo e sua ordem na cadeia;  Libra Programa on-line que utiliza threading para encontrar uma seqüência de resíduos de aminoácidos que melhor se adequem a uma estrutura terciária conhecida e vice-versa  Threader Programa de predição da estrutura terciária através do reconhecimento do enovelamento a partir de bibliotecas alternativas

35 Conclusões A descoberta das estruturas das proteínas permite-nos saber como ela realizada sua função molecular Predição de ligantes Dinâmica molecular para interação com químicos (drogas) Bioengenharia de proteínas

36 Aula Prática Modelagem de proteínas por homologia utilizando o SWISS-MODEL Estrutura de um arquivo PDB  Visualizando um arquivo PDB no Protein Explorer