¿Pueden las proteínas unirse basándose sólo en sus formas?
Un equipo que utiliza el superordenador más rápido del país para estudiar la unión de proteínas descubre que algunos procesos de unión son más sencillos de lo esperado
Las proteínas se unen entre sí mediante una compleja mezcla de interacciones químicas. ¿Y si algunas proteínas se unen debido a su forma, un proceso mucho más sencillo? Para responder a esta pregunta, los investigadores utilizaron Summit, el superordenador más rápido del país, para modelar las interacciones de unión. En estas interacciones, las moléculas de las proteínas que se unen deben "encajar" químicamente con precisión. El equipo analizó 46 pares de proteínas que los científicos saben que se unen entre sí. A continuación, el equipo modeló el ensamblaje de esos pares de proteínas en Summit. De los 46 pares probados, 6 se ensamblaron basándose en sus formas complementarias más del 50 por ciento de las veces.
Estructuras de tres pares de proteínas. Las partes oscurecidas de las estructuras son las interfaces donde las proteínas se encuentran y se unen.
Image courtesy of Fengyi Gao, University of Michigan and Oak Ridge National Laboratory
Los resultados podrían tener muchas aplicaciones en la investigación biológica. Por ejemplo, el método podría servir para detectar fármacos para el tratamiento de enfermedades o proporcionar a los científicos información sobre cómo utilizar las proteínas como bloques de construcción para diseñar nuevos materiales biológicos. El equipo tiene previsto estudiar otras proteínas que también puedan unirse en función de la forma, o formar conjuntos de orden aún más elevado. En última instancia, el equipo quiere conocer el límite de cómo las formas de las proteínas pueden evolucionar para formar estructuras proteicas jerárquicas.
Para que las proteínas se unan entre sí, una de ellas actúa como ligando, una molécula que se une a una proteína objetivo, y otra actúa como receptor, la molécula que recibe el ligando. Este proceso implica complejas interacciones químicas, en las que las moléculas comparten enlaces y cambian sus configuraciones al unirse. Los investigadores querían ver si podían predecir esta unión basándose sólo en la forma, ignorando las interacciones entre las proteínas. A partir de una base de datos de más de 6.000 pares de proteínas, el equipo probó 46 pares que se sabe que se unen entre sí y simuló su ensamblaje en Summit, el superordenador de 200 petaflops de la Oak Ridge Leadership Computing Facility.
El equipo detectó seis pares de proteínas que se unían basándose únicamente en la forma, y uno de los pares se unía más del 94 por ciento de las veces. El equipo tiene previsto estudiar más proteínas que también puedan unirse en función de la forma, o formar estructuras de orden superior. En el futuro, el equipo quiere conocer el límite de cómo las formas de las proteínas pueden evolucionar para formar estructuras proteicas jerárquicas. El equipo espera poder llegar a predecir la unión de las interfaces proteína-proteína en grupos de proteínas o estructuras de cristalización de proteínas.
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