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HOMOLOGY MODELLING Modelado por homologia o comparativo

HOMOLOGY MODELLING Modelado por homologia o comparativo. ACDEFGHIKLMNPQRST--FGHQWERT-----TYREWYEGHADS ASDEYAHLRILDPQRSTVAYAYE--KSFAPPGSFKWEYEAHADS MCDEYAHIRLMNPERSTVAGGHQWERT----GSFKEWYAAHADD. Que es el modelado por homolog í a?.

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HOMOLOGY MODELLING Modelado por homologia o comparativo

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  1. HOMOLOGY MODELLINGModelado por homologia o comparativo ACDEFGHIKLMNPQRST--FGHQWERT-----TYREWYEGHADS ASDEYAHLRILDPQRSTVAYAYE--KSFAPPGSFKWEYEAHADS MCDEYAHIRLMNPERSTVAGGHQWERT----GSFKEWYAAHADD

  2. Que es el modelado por homología? Es un método que permite predecir la Estructura terciaria (3D) de una proteína deseada (Target) conociendo • Su secuencia de aminoácidos (Estructura primaria) • La estructura terciaria de una homologa (template) resuelta por rayos-X o NMR

  3. Por que usar HM? • Muchas veces Nuestra proteína de interes no tiene estructura 3D conocida • HM es el mejor de los método de predicción de estructura terciaria a partir de la secuencia • Pero ademas….

  4. El universo de los “folds” posibles Cuan grande es?? Se estima que entre 1000-5000

  5. %Nuevos Folds Estructuras depositadas Como va el trabajo?

  6. Proyecto Proteomica estructural Hom. Mod.

  7. Por que funciona el HM? • Se sabe que secuencias similares adoptan estructuras similares • En una familia los residuos conservados en la secuencia, conservan la misma estructura • La topología de los residuos del sitio activo también es conservada • El proceso de evolución por selección natural “tolera” variaciones de la secuencia

  8. Los 4 Pasos a seguir en HM • 1-Encontrar un templado adecuado (Ej: BLAST pdb) • 2-Alineamiento Target-Template (es el paso mas importante) • 3-Construcción del modelo (existen diferentes aprox.) • 4-evaluación y refinamiento del modelo

  9. 1-Busqueda del templado • Como primera aprox. BLAST-pdb • Sin templado NO hay modelo • Se requiere que toda la secuencia del “target” este representada en el templado • Se pueden utilizar mas de un templado

  10. 2-AlineamientoEs el paso crítico en HM!!!! • Lo optimo es una identidad > 40% • Entre 25-40% zona gris • El alineamiento debe ser a lo largo de toda la secuencia “target” • Alineamientos múltiples mejores que los de a pares • Pequeños errores en alineamiento grandes errores en el modelo

  11. ¿Cuando identidad secuencia implica similitud estructural?

  12. 3a-Búsqueda de regiones conservadas estructuralmente (RCE) Target Tmpl.1 Tmpl.2 ACDEFGHIKLMNPQRST--FGHQWERT-----TYREWYEG ASDEYAHLRILDPQRSTVAYAYE--KSFAPPGSFKWEYEA MCDEYAHIRLMNPERSTVAGGHQWERT----GSFKEWYAA HHHHHHHHHHHHHCCCCCCCCCCCCCCCCCCBBBBBBBBB RCE #2 RCE #1 Helice RCE #1 Hoja B RCE #2

  13. Las RCE • Corresponden a las regiones estructuralmente mas estables de la proteína (Por gral. el interior) • Altamente conservadas, y por gral. sin GAPS • Usualmente corresponden a elementos de estructura secundaria

  14. 3b-Busqueda de regiones variables estructuralmente (RVE) Target Tmpl.1 Tmpl.2 ACDEFGHIKLMNPQRST--FGHQWERT-----TYREWYEG ASDEYAHLRILDPQRSTVAYAYE--KSFAPPGSFKWEYEA MCDEYAHIRLMNPERSTVAGGHQWERT----GSFKEWYAA HHHHHHHHHHHHHCCCCCCCCCCCCCCCCCCBBBBBBBBB RVE (loop) RVE (loop)

  15. 3c Generar coordenadas del modelo (x,y,z) • Usando las RCE como anclaje: • Aminoácidos idénticos: transferir todas las coordenadas del mismo • Aminoácidos similares: transferir “backbone”, reemplazar cadena lateral respetando las torsiones () • Aminoácidos diferentes: transferir solo el “backbone”

  16. Target Tmpl. FGHQWERT YAYE--KS Agregar loops de las RVE Biblioteca de loops Secuencia HQWERT Estructura

  17. Bibliotecas de loops • Loops extraídos de estructuras de alta resolución (< 2 A) • Incluyen longitud, secuencia, coordenadas + estructura 2ria de los #aa anteriores y posteriores • Los aa anteriores y posteriores deben coincidir estructuralmente • Si no esta en la base de datos (PDB). Se usan loops generados al azar y minimizados por MD

  18. Agregar cadenas laterales Cuanto vale ? Búsqueda en bibliotecas de rotameros para c en relación con f/y

  19. Ultimo paso: Refinar el modelo “optimizando la geometria” • Se busca minimizar la función que relaciona la energia con las coordenadas atómicas: E = f(3n) (3n = x1,y1,z1…….xn,yn,zn) • Elimina superposiciones de átomos ajusta las distancias y ángulos de enlaces a valores típicos (Estereoquímica de la estructura)

  20. 4-Evaluacion del modelo:que se puede evaluar? • Los programas de evaluación verifican si el modelo tiene: “Todo aquello que una buena estructura debe tener”

  21. Una buena estructura posee: • Mínimo numero de ángulos de torsión no permitidos (Ramachandran plot) Comparar con el templado!!

  22. Tambien…. • Maximizar el empaquetamiento de residuos hidrofobicos • Minimizar la superficie hidrofobica expuesta a solvente • Maximizar la superficie hidrofílica expuesta a solvente • Maximizar numero de Puentes-H • Buena estereoquímica en general

  23. Errores en HM Desviaciones “backbone” Posición de la cad. Lat. Falta de templado

  24. Templado incorrecto Mal alineamiento

  25. Cuan bueno es el modelo?

  26. Y entonces que hago?

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