Una nueva tecnología que utiliza la estructura de una proteína para predecir el cableado interno que controla la función y la dinámica de la proteína ahora está disponible para que la utilicen los científicos. La herramienta, desarrollada por investigadores de Penn State, puede ser útil para la ingeniería de proteínas y el diseño de fármacos.
Nikolay Dokholyan, profesor de farmacología en la Facultad de Medicina de Penn State y el erudito postdoctoral Jian Wang crearon un algoritmo llamado Ohm que puede predecir los sitios alostéricos en una proteína. Estos son lugares donde las proteínas son particularmente sensibles para transmitir ciertos cambios en su estructura yfuncionan como resultado de estímulos externos que incluyen otras proteínas, moléculas pequeñas, agua o iones. La señalización en los sitios alostéricos de las proteínas y entre ellos regulan muchos procesos biológicos.
Según Dokholyan, la capacidad de Ohm para predecir sitios alostéricos en proteínas puede ser útil para desarrollar terapias dirigidas para ciertos estados de enfermedad. Dijo que muchos medicamentos en el mercado, como los medicamentos del receptor acoplado a proteínas G GPCR, pueden causarefectos secundarios porque se dirigen a proteínas que son similares en estructura a su objetivo previsto.
"Los fármacos diseñados para atacar sitios alostéricos específicos en una proteína de interés pueden evitar los efectos secundarios causados por fármacos que se dirigen a proteínas similares", dijo Dokholyan. "Ohm puede ser útil para los investigadores biomédicos que buscan identificar sitios alostéricos en proteínas que juegan un papel claveroles en los procesos biológicos de ciertas enfermedades. "
Las proteínas llevan a cabo funciones esenciales en el cuerpo y se construyen usando un código genético inscrito en el ADN de una persona. Cada proteína se construye usando secuencias de 20 aminoácidos diferentes.
Wang y Dokholyan plantearon la hipótesis de que las fuerzas físicas de las interacciones entre los átomos que componen los aminoácidos les permitirían predecir las rutas alostéricas y los sitios en las proteínas. Ohm fue diseñado para tener en cuenta las interacciones entre los átomos e identifica las áreas de densidad en las proteínas.para predecir vías alostéricas y sitios en proteínas.
"En una estructura cristalina, los átomos están espaciados uniformemente y la energía fluye a través de ellos de manera uniforme", dijo Dokholyan. Las estructuras de las proteínas son heterogéneas, por lo que la energía fluirá a través de ellas en regiones donde los átomos están más densamente empaquetados.. Ohm identifica regiones y vías de densidad atómica que le permiten predecir sitios alostéricos en proteínas ".
Probaron la funcionalidad del programa ingresando los datos genéticos de 20 proteínas con sitios alostéricos conocidos para ver si el programa predeciría con precisión los mismos puntos. Resultados del análisis, publicados en Comunicaciones de la naturaleza , mostró que Ohm identificó muchos de los mismos sitios alostéricos que los predichos de métodos y experimentos anteriores.
Dokholyan, miembro del Penn State Cancer Institute, dijo que Ohm puede analizar rutas alostéricas en cualquier proteína y que los investigadores pueden acceder a la herramienta a través de un servidor en el sitio web de su laboratorio.
"Los investigadores de todo el mundo pueden usar Ohm para predecir los sitios y vías alostéricos en su proteína de interés", dijo Wang. "Esta herramienta será esencial para el futuro del desarrollo de fármacos alostéricos que buscan reducir los efectos secundarios no deseados a través de objetivos específicos."
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Materiales proporcionado por Penn State . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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