Design de proteínas aplicando biologia computacional com Rosetta

• Processo: 17/17544-4
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de novembro de 2017
• Data de Término da vigência: 31 de outubro de 2018
• Área de conhecimento: Ciências Biológicas - Bioquímica - Química de Macromoléculas
• Pesquisador responsável: Fabio Cesar Gozzo
• Beneficiário: Allan Jhonathan Ramos Ferrari
• Supervisor: David Baker
• Instituição Sede: Instituto de Química (IQ). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas , SP, Brasil
• Instituição Anfitriã: University of Washington, Estados Unidos
• Vinculado à bolsa: 16/13195-2 - Modelagem da estrutura de proteínas e de complexos protéicos usando dados de espectrometria de massas, BP.DR
• Assunto(s): Biologia computacional Biologia química
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Chemical Biology | Protein biophysics | Rational design of protein structures | Rosetta software suite | Structural Biology | Biologia computacional

Resumo

Proteínas que ocorrem naturalmente mediam muitos processos biológicos, desde o uso de energia solar para construir moléculas complexas e detecção de pequenas moléculas (receptores olfativos) e de luz (rodopsina) até a conversão de gradientes de pH em ligações químicas (ATP sintase). Curiosamente, somente uma pequena fração do espaço que compõe todas as sequências de proteínas foi amostrado pela natureza. A evolução ocorre pela mutação e seleção gradual e, portanto, proteínas são agrupadas em conjuntos de famílias, não estando uniformemente distribuídas por todo o espaço de sequências possíveis. O design de proteínas de novo objetiva explorar novas funcionalidades a partir dessas sequências não exploradas pela natureza. Essa abordagem é fundamentada na hipótese de que uma proteína enovelada corresponde ao estado de mais baixa energia associada a uma determinada sequência. Dois desafios em implementar essa abordagem surgem: primeiro, a energia de um sistema não pode ser computada com perfeita exatidão; e segundo, o espaço amostral de possíveis estruturas e sequências é muito grande e, portanto, difícil de ser explorado completamente. O professor Baker é o atual líder na área de biologia computacional aplicado a predição e design da estrutura de proteínas. Nesse projeto, a base física e estatística para o cálculo de energia utilizada no Rosetta, assim como a estratégia de amostragem utilizada, é discutida brevemente. Alguns marcos na área são apresentados apontando que design de proteínas é uma metodologia computacional robusta com enorme aplicação biotecnológica. Ao final desse BEPE, é esperado que um protocolo completo de design de proteína tenha sido realizado, desde os aspectos envolvendo biologia computacional e molecular até a caracterização estrutural das novas proteínas.