Desenvolvimento e implementação de um modelo de docking Proteína-DNA/RNA do tipo coarse-grained

• Processo: 17/03191-2
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Pesquisa
• Data de Início da vigência: 01 de março de 2018
• Data de Término da vigência: 31 de agosto de 2018
• Área de conhecimento: Interdisciplinar
• Pesquisador responsável: Rodrigo Vargas Honorato
• Beneficiário: Rodrigo Vargas Honorato
• Pesquisador Anfitrião: Alexandre Bonvin
• Instituição Sede: Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM). Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação (Brasil). Campinas , SP, Brasil
• Instituição Anfitriã: Utrecht University (UU), Holanda
• Assunto(s): Biologia computacional
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: coarse grained | Docking proteína-proteína | haddock | Interação Macromolecular | martini | Biologia Computacional

Resumo

A modelagem computacional de estruturas protéicas, interações e dinâmicas tem avançado de forma constante nas últimas décadas. No entanto, os pesquisadores ainda enfrentam desafios ao modelar sistemas biomoleculares com grandes espaços conformacionais. Reduzir o nível de representação dos átomos para coarse-grain (CG) é uma forma de contornar limitações como a eficiência algorítmica e o custo computacional. O objetivo da representação simplificada é reduzir os graus de liberdade, substituindo as cadeias laterais por pseudo-átomos. Para desenvolver campos de força coarse-grain, os esforços foram aplicados em duas frentes; baseando-se na física, seguindo a mesma filosofia do que a modelos que utilizam todos os átomos, e baseada em conhecimento, que tira vantagem das bases de dados em crescimento através de análises estatísticas. Aqui vamos expor sobre a abordagem baseada no conhecimento, o campo de força MARTINI. Quatro átomos protéicos que não são hidrogénio são mapeados para um pseudo-átomo CG que descreve um ou mais blocos químicos juntamente com as suas propriedades. Os nucleotídeos são mapeados para seis ou sete pseudo-átomo CG, o fosfato representa um e o açúcar dois pseudo-átomos, pirimidinas são representados como três anéis e purinas como quatro pseudo-átomos. O docking computacional é uma poderosa ferramenta para modelar a estrutura tridimensional de interações macromoleculares. Através da amostragem de um grande número de conformações possíveis e da seleção de aquelas com baixas energias de interação é possível obter uma conformação que representa o estado nativo de um complexo macromolecular. O software de docking HADDOCK desenvolvido no Alexandre Bonvin Lab usa interações bioquímicas e biofísicas para prever tais interações. O projeto de pesquisa proposto visa implementar e validar um modelo de DNA/RNA do tipo CG no HADDOCK. O uso de modelos CG permite aos pesquisadores simular processos biomoleculares em larga escala em escalas de tempo que eram anteriormente inacessíveis aos modelos de átomo completo. Para tal, será realizado o seguinte: Conversão das estruturas em modelos CG por um software fornecido pelo grupo de pesquisa responsável pelo MARTINI, adaptação da topologia e parâmetros do DNA/RNA CG, integração do MARTINI CG DNA/RNA force-field ao HADDOCK, avaliação de desempenho usando um conjunto de dados de complexos Proteína-DNA. A otimização das funções de pontuação consistirá em uma avaliação de diferentes intervalos de pesos em cada uma das energias de interação, a fim de obter pesos ótimos para identificar corretamente os melhores complexos gerados. (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)

ROEL-TOURIS, JORGE; DON, CHARLEEN G.; HONORATO, RODRIGO V.; RODRIGUES, JOAO P. G. L. M.; BONVIN, ALEXANDRE M. J. J.. Less Is More: Coarse-Grained Integrative Modeling of Large Biomolecular Assemblies with HADDOCK. JOURNAL OF CHEMICAL THEORY AND COMPUTATION, v. 15, n. 11, p. 6358-6367, NOV 2019. (17/03191-2)

HONORATO, V, RODRIGO; ROEL-TOURIS, JORGE; BONVIN, ALEXANDRE M. J. J.. MARTINI-Based Protein-DNA Coarse-Grained HADDOCKing. FRONTIERS IN MOLECULAR BIOSCIENCES, v. 6, OCT 1 2019. (17/03191-2)