Modelagem de Proteínas

Farmácia

17/01/2014

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.