Un método que certifica la calidad de estructuras de proteínas

Universidad Nacional de San Luis - Facultad de Cs. Físico-Matemáticas y Naturales

19 de Mayo de 2014 | 4 ′ 12 ′′


Un método que certifica la calidad de estructuras de proteínas


El método desarrollado por investigadores del Instituto de Matemática Aplicada San Luis permite validar modelos estructurales, detectar errores y ofrecer modificaciones tendientes a disminuirlos o eliminarlos. Para obtener los modelos, los científicos trabajan con una técnica llamada espectroscopia de resonancia magnética nuclear, y el desarrollo consiste en un parámetro global que permite evaluar su calidad.

La investigación surge en el marco de la bioinformática estructural, una subdisciplina que existe en la intersección de la biología, la física, la informática y la química. Esta especialidad utiliza computadoras como herramientas para interpretar datos experimentales, construir modelos o realizar simulaciones, con el objetivo de comprender la interrelación entre estructura, dinámica y función de las átomos enlazados covalentemente que forman un sistema estable y eléctricamente neutro.">moléculas" data-toggle = "tooltip" title = "Son moléculas que tienen una masa molecular elevada, formadas por un gran número de átomos.">bio-macromoléculas.

Observación indirecta

Las proteínas, al igual que otras bio-macromoléculas, no pueden ser observadas a simple vista. Si uno quiere entender a nivel atómico o a nivel molecular cómo funcionan, es necesario generar modelos de sus estructuras. Osvaldo Martin, becario post doctoral en el Instituto de Matemática Aplicada San Luis (IMASL, Conicet - Universidad Nacional de San Luis) aclaró a Argentina Investiga que se demostró que función y estructura van de la mano, generalmente cuando se entiende la estructura, o con su ayuda, es posible dilucidar la función e incluso hacer modificaciones sobre ella a partir de los modelos generados.

Existen múltiples técnicas para indagar características de estas moléculas, pero sólo dos que permiten obtener modelos estructurales a nivel atómico: la difracción de rayos X y la espectroscopia de resonancia magnética nuclear (RMN). Debido a diferencias en la cantidad y calidad de información obtenida por ambas técnicas y el modo de procesarla, en general la difracción de rayos X, permite obtener modelos con mayor precisión y exactitud que los obtenidos por RMN.

Sin embargo, existe mucho interés en mejorar la técnica de RMN. La razón es que a diferencia de la difracción de rayos X, permite estudiar, por ejemplo, moléculas muy flexibles, glicoproteínas, o biomoléculas in vivo, esto es en su entorno natural. La RMN, además de ofrecer datos sobre la posición de los átomos de una molécula, brinda información dinámica, es decir, de sus movimientos internos.

Los protocolos para la determinación por resonancia magnética nuclear de estructuras de proteínas de alta resolución requieren, entre otras cosas, de un método confiable que permita evaluar la calidad de los modelos estructurales de proteínas.

Dónde y cómo

El equipo trabajó para ir un paso más allá de obtener un parámetro global que permita evaluar la calidad de los modelos obtenidos por RMN. Martin aclara: “Desarrollamos un método para determinar la calidad de la estructura de proteínas, que ofrece dos ventajas. Por un lado, información sobre la localización de los defectos en un modelo estructural y, por el otro, saber cómo esos defectos podrían ser reparados”.

“Hasta este momento ningún método de validación era capaz de detectar los errores o defectos en la estructura de una proteína y ofrecer, a la vez, posibles soluciones para corregirlos” señala Jorge Vila, investigador independiente en el IMASL y director del equipo de trabajo. Además, para Vila, este método constituye un gran avance sobre los métodos de validación existentes y en él se resume lo aprendido por el grupo a lo largo de más de una década de labor.

Según señala Martin, al estudiar estructuras de proteínas es común dividirlas en el esqueleto -la parte central- y en las cadenas laterales. En el trabajo realizado plantean que moviendo ciertas cadenas laterales es altamente probable que se elimine el defecto; de no eliminarse, entonces, podría estar en la cadena principal. “La determinación precisa del origen del defecto es un problema complejo, aún no resuelto” concluye.

El trabajo fue publicado en la prestigiosa revista “Proceedings of the National Academy of Sciences” (PNAS). Esta metodología puede ser usada de forma gratuita (para fines académicos) mediante una aplicación online http://www.cheshift.com/

silvinachaves
Lucía Barandalla- Silvina Chaves


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