Centralidade em Redes Estruturais de Proteínas e Dinâmica Molecular

• Processo: 17/17764-4
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• 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 - Enzimologia
• Pesquisador responsável: Sandro Roberto Marana
• Beneficiário: Bruno Daiki Yamada
• Instituição Sede: Instituto de Química (IQ). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Assunto(s): Enzimas Dinâmica molecular de proteínas Elementos estruturais de proteínas Desenvolvimento de software
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Centralidade | enzimas | redes | redes estruturais | Enzimas

Resumo

Estruturas tridimensionais de proteínas podem ser analisadas como grafos (Redes Estruturais de Proteínas). Nesta análise, os resíduos de aminoácidos de uma proteína são os vértices da rede e as interações covalentes e não-covalentes entre resíduos são os arcos. Deste modo, esta abordagem permite uma análise global de milhares de interações que sustentam a estrutura de uma proteína e determinam sua função e propriedades. A análise de estruturas de proteínas como grafos permite ainda o cálculo de medidas chamadas de centralidade, as quais refletem a relevância de um resíduo de aminoácido no conjunto total de interações da estrutura proteica, assim é possível estimar a importância de resíduos de aminoácidos para as propriedades de uma proteína. Resíduos envolvidos em sinalização alostérica, atividade catalítica e termoestabilidade foram identificados com esta abordagem. Usualmente as Redes Estruturais de Proteínas são construídas a partir de mapas de contato elaborados usando estruturas cristalográficas. Entretanto, em solução a estrutura da proteína é dinâmica devido à energia térmica e colisões com outras moléculas. Por isso, espera-se observar mudanças no conjunto de interações não-covalentes entre resíduos de uma proteína e consequentemente na Rede Estrutural em função do tempo. Assim, a análise da dinâmica molecular de uma proteína através da representação em rede com cálculo de centralidade pode indicar se resíduos centrais vinculados a propriedades proteicas são constantes. Também ainda revelar resíduos ou conjuntos que mesmo transientemente são relevantes para funções proteicas. Portanto, o objetivo deste projeto é construir um software que realize a análise de centralidade dos resíduos de uma Rede Estrutural a partir dos resultados da simulação de dinâmica molecular de uma proteína (a glicosidase Sfbetagli, 5CG0). Em seguida, analisar a centralidade dos resíduos ao longo do tempo quanto a sua estabilidade. Frente a casos de resíduos com significativa flutuação de centralidade, verificar sua hipotética correlação. Em conclusão nota-se que através deste software com uma abordagem inédita, podemos aprofundar o conhecimento da relação estrutura-função em proteínas.