Estructuras tridimensionales, PDB, Visualización molecular

Bioinformática estructural: análisis de las estructuras de las proteínas y sus funciones mediante herramientas informáticas

Herramientas y técnicas para: Analizar Guardar Visualizar Predecir Comparar Evaluar ESTRUCTURAS DE PROTEÍNAS

Proteínas como las entidades moleculares más complejas de la naturaleza Tendencia natural de las proteínas a no mantenerse como una cadena estirada

1-GLSDGEWQLV LNVWGKVEAD IPGHGQEVLI RLFKGHPETL EKFDKFKHLK SEDEMKASED LKKHGATVLT ALGGILKKKG HHEAEIKPLA QSHATKHKIP VKYLEFISEC IIQVLQSKHP GDFGADAQGA MNKALELFRK DM ASNYKELG FQG-153

-----Ala-Ser-Ile-Met-Arg------ La secuencia de aminoácidos determina una forma. La forma 3D de la proteína -----Ala-Ser-Ile-Met-Arg------

-Ala-Ser-Ile-Met-Arg- Función La secuencia de aminoácidos determina una forma. La forma 3D de la proteína con su función

Niveles de Complejidad: jerarquía Primaria: hasta ahora Secundaria: hélice alfa 35% de residuos Hoja plegada, 25% de residuos Giros ß, Giros Ω, Hélices 3/10 Total: 65-75% Resto: subestructuras inclasificables, formas al azar (ramdom coils)

Estructura cuaternaria Estructura terciaria Clasificación simple: Todo alfa (>50% helix; <10% ß) Todo ß (>30% beta; <5% heix) Mezcla Clasificación refinada Topologías, motivos dominios Plegamientos . La inmensa mayoría de todas las proteínas se clasificarán de una forma o u otra en en un orden de unos 1000 plegamientos básicos distintos Estructura cuaternaria

Difracción de Rayos X

RMN

Banco de datos de estructuras 3D Primer banco bioinformático en el mundo: 1971 7 Moléculas, tarjetas perforadas

Protein data Bank Tour Estadisticas Buscar la forma activa (conformacion cerrada de la glucoquinasa humana) Vision archivo Guardar archivo

Archivos PDB

Visualización Molecular Ejemplo de Programa de Visualización: FIRST GLANCE JMOL (Insulina 1TRZ O Glucoquinasa ) Visita a Web de JMOL Descarga del Programa autónomo: Programa JMOL Ejemplo de tutorial sobre glucoquinasa

Programas de Visualización Molecular Rasmol (1995) Chime Protein Explorer (interfaz de Chime, requiere Chime, problemas de Chime) Jmol (java) Deep View Otros: “profesionales” Pymol

Protein Explorer

Jmol

Tutorial de visualización Molecular

Herramientas de comparación y análisis de estructuras 3D Comprobación estructuras Búsqueda de semejantes en estructura. VAST (1mbn, mioglobina ballena) Alineamiento de estructuras: servidores y deepview Superfícies conservadas (glucoquinasa)

Alineamiento estructural

Alineamiento estructural Objetivo: Obtener la mejor superposición de diversas estructuras Programación dinámica puntuando a partir de características geométricas Matrices de distancias intramoleculares Clustering en 3D Es posible la clasificación de estructuras por homología estructural Servidor

1b8r parvalbumin 1cll calmodulina

Structural alignment calmodulin-Parvalbumin

Bases de datos derivadas y de clasificación de las proteínas según su estructura 3D PDBsum Clasificación: SCOP, CATH

PDBSUM

Jerarquía CATH C: Clase (contenido en estructura secundaria) A: Arquitectura (disposición de los elementos de estructura secundaria) T: Topología (disposición de las conexiones entre elementos) H: Homología (homología estructural) S: Secuencia (homología de secuencia) EJEMPLO DE 1BIF Fosfofructoquinasa 2

Rossmand fold 3-Layer(aba) Sandwich Alfa/beta

SCOP. Structural Classification of Proteins Familia. Clara relación evolutiva Superfamilia. Probable origen evolutivo común Plegamiento. Fuerte homología estructural EJEMPLO DE 1 BIF Fosfofructoquinasa 2