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
La secuencia de aminoácidos determina una forma.
La forma 3D de la proteína
-----Ala-Ser-Ile-Met-Arg------
-Ala-Ser-Ile-Met-ArgFunción
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 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
1. Ejemplo de Programa de Visualización: FIRST GLANCE JMOL (Insulina 1TRZ
O Glucoquinasa )
1. Visita a Web de JMOL
2. Descarga del Programa autónomo: Programa JMOL
3. 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
Alfa/beta
3-Layer(aba) Sandwich
Rossmand fold
SCOP. Structural Classification of Proteins
1. Familia. Clara relación evolutiva
2. Superfamilia. Probable origen evolutivo
común
3. Plegamiento. Fuerte homología
estructural
EJEMPLO DE 1 BIF Fosfofructoquinasa 2
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Bases de datos de estructura