lunes, 19 de septiembre de 2005
Predicen computadoras estructura de proteínas
Las computadoras pueden predecir la estructura de proteínas pequeñas casi tan bien como los métodos experimentales, al menos algunas veces, según indican nuevos estudios realizados por investigadores del Instituto Médico Howard Hughes.
"Por más de 40 años se ha sabido que la secuencia de aminoácidos de una proteína especifica su estructura tridimensional, pero nadie ha podido traducir la secuencia a una estructura exacta", dijo el autor senior David Baker, investigador del HHMI en la Universidad de Washington.
Actualmente, los científicos determinan las estructuras exclusivamente al medir las características atómicas de las proteínas en el laboratorio.
"Para cerca de un tercio del grupo de proteínas pequeñas que utilizamos como ejemplo, generamos predicciones de estructuras de relativamente alta resolución, y partes de las mismas se predijeron con resolución cercana a la atómica", dijo el primer autor Philip Bradley, estudiante postdoctoral del laboratorio de Baker.
El programa funciona con la premisa de que las proteínas se colapsan en su estado de menor energía, como una bola que rueda hacia abajo por una colina hasta que se detiene a nivel del piso.
El proceso de predicción tiene lugar en dos pasos, dijo Bradley. La primera etapa utiliza un modelado aproximado que permite el cálculo rápido de la energía y, por lo tanto, se puede realizar rápidamente, mientras que el segundo utiliza un modelado muy detallado para el cual los cálculos de energía llevan más tiempo pero son mucho más exactos.
La primera etapa aprovecha el hecho de que todos los aminoácidos tienen secciones idénticas, que forman la columna de la proteína.
Entonces la computadora aleatoriamente tuerce, enrolla y dobla cada secuencia de aminoácidos en 100 mil formas distintas que están basadas en la localización preferida de los aminoácidos.
La computadora también explica los hábitos sociales de los 20 aminoácidos; algunos desean estar cerca uno de otro y a otros les gusta estar distanciados.
A partir de las posiciones de los átomos en las cadenas laterales y de la columna de la proteína, luego la computadora utiliza un detallado campo de fuerza fisicoquímico que favorece el empaquetamiento compacto de los átomos y la unión de hidrógeno para computar de forma más precisa la energía de la estructura.
Se analizó el protocolo primero en una prueba de predicción ciega que es considerada como el estándar más alto para eliminar las tendencias de los modelos de predicción a determinadas estructuras proteicas.
"Por primera vez, los métodos computacionales pueden, para un subconjunto de casos, producir modelos realmente exactos", dijo.
Una forma simple de encontrar el lugar más bajo en el planeta es enviar a tantos exploradores como sea posible. Cuanto más exploradores haya, más probable será que uno de ellos tropiece con la costa del Mar Muerto - punto más bajo del plantea en tierra que no está cubierto por agua-. Cada una de las miles de simulaciones computacionales es como un explorador.
Modelos mejores dependerán de estrategias más inteligentes de exploración y de más poder computacional.
Pronto habrá más ayuda gracias a varios de los 5 mil estudiantes de primer año que ingresan este otoño a la Universidad de Washington.
Para mejorar la predicción de la estructura de proteínas aún más, el grupo de Baker también ha comenzado un proyecto computacional que esperan sea ayudado por miembros del público general.
El objetivo es desarrollar métodos que predigan y diseñen exactamente estructuras y complejos proteicos, esfuerzo que podría, en última instancia, ayudar a los investigadores a desarrollar curaciones para enfermedades humanas tales como el cáncer, el VIH/SIDA y la malaria.
