Estudos de comunicação entre as macromoléculas em homo e hetero complexos através das suas interfaces

• Processo: 09/03108-1
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado Direto
• Data de Início da vigência: 01 de julho de 2009
• Data de Término da vigência: 30 de junho de 2012
• Área de conhecimento: Ciências Biológicas - Biofísica - Biofísica Molecular
• Pesquisador responsável: Goran Nesic
• Beneficiário: Fábio Rogério de Moraes
• Instituição Sede: Embrapa Informática Agropecuária. Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (EMBRAPA). Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento (Brasil). Campinas , SP, Brasil
• Assunto(s): Biologia computacional Macromolécula Oligômeros Proteínas Fatores físicos e químicos
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: características fisico-químicas | Hetero-oligômero | Homo-Oligômero | Interfaces de Complexos Proteína-Proteína | Bioinformática

Resumo

O objetivo deste projeto é estudar as características das interfaces protéicas, a área através da qual as macromoléculas se comunicam e exercem sua funcionalidade. Neste projeto propomos utilizar uma abordagem de estudo das características físico-químicas e estruturais dos resíduos formadores de interfaces de complexos conhecidos e com estrutura quartenária resolvida experimentalmente, utilizando um dataset não redundante, extraindo os parâmetros que descrevem de forma objetiva as diferentes classes de complexos. A finalidade deste trabalho é de conhecer os detalhes que definem uma área como interface e, portanto, podendo prever a mesma e entender a especificidade da ação. Interações proteína-proteína regulam virtualmente todos os processos dentro das células, como transdução de sinais, regulação metabólica, regulação gênica, respostas imunológicas, etc., que ocorrem de forma específica. Mesmo em ambientes intracelulares com excesso de outras macromoléculas, a interação entre duas ou mais proteínas ocorrem em sítios bem determinados nas superfícies das moléculas. Vários métodos experimentais são capazes de detectar interações entre proteínas que vão desde "resoluções" ao nível celular até experimentos que evidenciam as interações ao nível atômico, porém a performance de experimentos combinados que geram informações completas sobre a rede de interações das proteínas requer grande esforço laboratorial para a determinação de parâmetros empíricos ótimos da produção das amostras utilizadas nas medidas. Tal dificuldade do ponto de vista técnico, faz uma abordagem in silico extremamente útil, capaz de guiar experimentos reduzindo o tempo e custo empregado em estudos in vivo e/ou in vitro. Apesar de grandes esforços para a obtenção de estruturas tridimensionais, os algoritmos de docking entre duas proteínas apenas apresentam resultados com detalhes atômicos, de forma precisa, para complexos com alto grau de identidade sequencial (acima de 60%), abaixo desse valor (entre 30 e 60%), apenas a forma de interação entre as proteínas será conservada, e detalhes, como pares de interações, não são previstos de forma correta, e por último quando a similaridade é abaixo de 30%, nenhum modelo confiável é obtido, e apenas a orientação das duas moléculas pode ser obtida. Para a obtenção de modelos de interações mais confiáveis é necessário um entendimento mais acurado sobre as características essenciais de interfaces proteína-proteína na formação de complexos. Propomos um estudo para determinação das características físico-bioquímicas essenciais dos aminos ácidos presentes na formação das interfaces proteína-proteína que os diferem dos resíduos presentes em regiões não ativas, ou seja, não envolvidas nas interações. Baseados em estruturas tridimensionais das macromoléculas protéicas (depositadas no Protein Data Bank - PDB) que são conhecidas por interagirem com outras proteínas, utilizaremos o software BlueStar Sting e sua base de dados (STING_DB) (desenvolvido pelo grupo de Bioinformática Estrutural da Embrapa e disponível em http://www.cbi.cnptia. embrapa.br/SMS) como recurso de determinação das características dos resíduos presentes em interfaces. Devido sua base de dados com mais de 700 descritores para cada amino ácido na cadeia polipeptídica, e dispositivo de pesquisa que permitirá a identificação dos resíduos que possuem cada uma das características utilizadas na seleção, o BlueStar Sting torna-se uma poderosa ferramenta para atingir os objetivos colocados nesse projeto de pesquisa. Se considerarmos uma média de 250 amino ácidos por proteína resolvida e depositada no PDB (com aproximadamente 55.000 entradas), com cada entrada uma média de 2 cadeias, temos um total de 2x1010 dados no STING_DB! A necessidade de utilizar um conjunto de dados de tal proporção, faz o uso da biologia computacional/bioinformática essencial e única no estudo de macromoléculas e suas interações. (AU)

Publicações científicas

(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

DE MORAES, FABIO R.; NESHICH, IZABELLA A. P.; MAZONI, IVAN; YANO, INACIO H.; PEREIRA, JOSE G. C.; SALIM, JOSE A.; JARDINE, JOSE G.; NESHICH, GORAN. Improving Predictions of Protein-Protein Interfaces by Combining Amino Acid-Specific Classifiers Based on Structural and Physicochemical Descriptors with Their Weighted Neighbor Averages. PLoS One, v. 9, n. 1, JAN 28 2014. (09/03108-1, 09/16376-4)