PREDICCIÓN
DE ESTRUCTURA DE PROTEÍNAS.
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A continuación se describen algunos pasos concretos a seguir para
la predicción de la estructura tridimensional de una proteína
problema. Para realizar la práctica correctamente es necesario disponer
de un ordenador con conexión a internet, navegador y cuenta de correo
electrónico. Los enlaces actualizados a los diferentes servidores
utilizados en la misma así como una revisión de las secuencias
problema propuestas y una colección de enlaces y software útiles
se encuentran en la dirección:
Secuencia de la proteína problema:
-
La secuencia propuesta corresponde a una proteína para la que no
se ha determinado aún, en Agosto de 2003, su estructura tridimensional
mediante métodos experimentales. Debido al rápido crecimiento
y evolución de las bases de datos y herramientas bioinformáticas,
se actualizarán las secuencias problema y los enlaces de forma periódica.
>prot0
MASVRKAFPRRLVGLTSLRAVSTSSMGTLPKQVKIVEVGPRDGLQNEKSIVPTPVKIRLI
DMLSEAGLPVIEATSFVSPNWVPQMADHSDVLKGIQKFPGINYPVLTPNMKGFEEAVAAG
AKEVSVFGAVSELFTRKNANCSIEESFQRFAGVMQAAQAASISVRGYVSCALGCPYEGKV
SPAKVAEVAKKLYSMGCYEISLGDTIGVGTPGLMKDMLTAVMHEVPVTALGVHCHDTIGQ
ALANTLVALQMGVSVVDSSVAGLGGCPYAKGASGNLATEDLVYMLNGLGIHTGVNLQKLL
EAGDFICQALNRKTSSKVAQATCKL |
1) Búsqueda de proteínas homólogas.
El primer paso es la búsqueda de proteínas homólogas
utilizando sistemas basados en similitud de secuencia:
Copiar la secuencia anterior en la ventana central. Elegir el programa
"blastp" y la base de datos "nrdb" (las diferentes opciones disponibles
se pueden consultar en los enlaces contiguos).
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¿De qué proteína se trata?
-
¿Cuál es la función de las proteínas homólogas
a ella?
-
¿Qué significa el gráfico de líneas que acompaña
a los resultados?
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Probar nuevas búsquedas modificando los parámetros "filter"
y "Matrix"
Una vez obtenido el resultado, copiar las secuencias seleccionadas y salvarlas
localmente en un archivo de texto.
2) Generación de un alineamiento múltiple.
Una cantidad notable de información puede obtenerse a partir
del alineamiento múltiple de los miembros de una familia de proteínas.
Se utilizará el servidor "ClustalW" del European Bioinformatics
Institute:
Copiar las secuencias del paso anterior en la ventana central.
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¿Qué se puede comentar de la familia de proteínas?
-
¿Hay algún parecido entre este resultado y el gráfico
de líneas anterior?
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¿Se pueden localizar residuos conservados?
-
¿Y residuos conservados específicos de subfamilias?
3) Características 1D. Predicción
de estructura secundaria.
La predicción de la estructura secundaria y otras características
de la proteína problema permite conocer datos importantes relacionados
con su estructura y función. Se utilizará una serie de servidores
de predicción de características de estructura:
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¿Qué se puede concluir de los resultados de los diferentes
servidores acerca de la estructura y función de la proteína
problema?
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¿Son los resultados idénticos? ¿Por qué?
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Consultar en la página del sistema de evaluación contínua
EVA la fiabilidad de cada uno de los servidores utilizados.
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Información funcional: Abrir la página de búsquedas
en la base de datos Pfam y localizar la familia a la que pertenece la secuencia
problema. ¿Qué información estructural y funcional
ofrece? Obtener la distribución en especies de la familia de proteínas.
Obtener la distribución de dominios en los diferentes miembros de
la misma.
4) Búsqueda de proteínas homólogas
de estructura conocida.
Para la búsqueda de proteínas homólogas de estructura
conocida utilizaremos de nuevo el servidor Blast del EMBL:
Copiar la secuencia problema en la ventana central. Elegir el programa
"blastp" y, en esta ocasión, la base de datos "pdb" (la búsqueda
se restringe a únicamente las proteínas de estructura tridimensional
conocida presentes en la base de datos del Protein Data Bank).
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¿Tiene la proteína problema algún homólogo
de estructura tridimensional conocida?
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Si hay un resultado positivo (se considera como tal si al menos comparten
un 30% de residuos alineados idénticos), se puede utilizar el servidor
SwissModel
(http://www.expasy.org/swissmod/SWISS-MODEL.html)
de modelado por homología para obtener un modelo estructural de
la proteína problema. Si no hay un resultado positivo claro, se
puede intentar predecir el plegamiento de la proteína problema
utilizando técnicas de threading.
5) Acceso a servidores de threading.
Abrir las páginas de acceso de al menos tres de los siguientes
servidores de reconocimiento de plegamiento:
Utilizar los cuestionarios de cada página para lanzar la
búsqueda en los distintos servidores. Los resultados suelen obtenerse
por e-mail y pueden tardar, dependiendo de la ocupación del sistema,
entre unos minutos y varias horas.
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¿Hay coincidencia en los resultados de los distintos servidores?
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¿A qué puede deberse?
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El grado de fiabilidad para cada uno de los resultados: ¿es similar
en todos los servidores?
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Consultar en la página del sistema de evaluación continua
EVA la puntuación de cada uno de los servidores utilizados.
Construir una tabla con las 5 mejores predicciones de cada servidor.
Consultar en la base de datos PDB la estructura de cada uno de ellos y
compararla (bases de datos CATH, FSSP, SCOP).
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¿Cual es probablemente el plegamiento de la proteína problema?
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¿Podría adoptar otros plegamientos posibles?
-
Si se escogiese como proteína problema alguno de sus homólogos
obtenidos en el primer paso de la práctica: ¿Se obtendría
el mismo resultado? ¿Por qué?
6) Otras secuencias propuestas:
>prot1
MSRWKVVILCLLSFMFEIGHASFQCNPKTYDGAFLNIVCVCNATFCDEIEPIGEIAEGKA
IVYRSSLDGDRLKRMSMKMKEKLRKNESVNVTITIDASERFQNIFGFGGAFTDSAGDQFV
SLSETLQNYIVDSYFGKNGLEYNIGRVPIASCDFSTHEYSYDDVHDDFELKHFALPDEDL
KLKIPFIKKAIEKTEGNIQLFASPWSAPGWMKVTGRMRGGGAMRNDKRVYQAYADYFFKF
FEAYSSHAITFWGLTIQNEPSTGADMAWRWQTMNYTAETMRDFLKKYLGPKLKENKLTET
LKVMVLDDGRGLLPGWADTIFNDPEATKYADGVAVHWYGNLYSPAVLLDITQRHHPTKFI
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VDSPIIVNRTGQEFYKQPMFYAMGHFSKFLPRGSTRVFTKIEGNLAVSATSVVIEGGRRA
TVILSKASNSLLTRIVDSSTGFSIVLNLPPRSIHTVIWKKRK
>prot2
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VLTAVLQDHGTLAEHDIYIAGRFEMAKIARDLFCSERNAREDRLFGDAFAFI
>prot3
RLSWYDPDFQARLTRSNSKCQGQLEVYLKDGWHMVCSQSWGRSSKQWEDPSQASKVCQRL
NCGVPLSLGPFLV TYTPQSSIICYGQLGSFSNCSHSRNDMCHSLGLTCLE
>prot4
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ATMENAKELLDKALMTAEGRGDRSKIGLVNFRYFVHFFNIKDYELAQSYFKKAKNLGYVDD
TLPLWEDRLETKLNKKNKKQKDSTNKHTIKPVESIENRGDNNSSHSPISPLKIETAPQESP
KFKIDWYQSSTSVTISLFTVNLPESKEQVNIYISPNDRRTLSISYQVPKSGSEFQYNAKLS
HEVDPKAVSLKIFPKKLEITLSKIDSTQWKKLEEDILTESSRLSDEGKNSDSATRLLSAET
ASKERLSYPSSSKKKIDWSKLDIDEEADEEAGSADSFFQKLYAGADPDTKRAMMKSFIESN
GTALSTDWEDVSKGTVKTSPPEGMEPKHW
>prot5
MSSGYSSLEEDEDFFFTARTSFFRRAPPGKSRSGQPDVEKEKETHNYLSKEEIKEKVHKYN
SAVTDKLKMTLNSNGIYTGFIKVQMELCKPAQPSPEPSSGGCMNTLHISSTNTVGEVIEAL
LRKFLVTESPTKFALYKRCHREDQVYACKLSDREHPLYLRLVAGPRTDTLSFVLREHEIGE
WEAFSLPELQNFLRILDKEEDEQLQSLKRRYTAYRQKLEEALGEVWKPG
Colecciones de enlaces y software útiles, así como acceso
a la documentación de diferentes cursos de bioinformática
se puede encontrar en la dirección:
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