Modelagem da estrutura de proteínas baseada em restrições de distância obtidas por ligação cruzada e espectrometria de massas

Autor(es)

Állan Jhonathan Ramos Ferrari

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: Campinas, SP.
• Instituição: Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Instituto de Química
• Data de defesa: 2019-09-26

Membros da banca

Fábio Cesar Gozzo; Tatiana de Arruda Campos Brasil de Souza; Adriana Franco Paes Leme; Denize Cristina Favaro

• Orientador: Fábio Cesar Gozzo; Leandro Martínez

Resumo

Ligação cruzada associada à espectrometria de massas é um método experimental que permite obter restrições de distâncias entre resíduos de aminoácidos. Estas restrições podem ser utilizadas para investigar a estrutura terciária e quaternária de biomoléculas. A princípio, tais restrições fornecem somente um limite superior de distâncias ao longo da superfície da biomolécula. Embora haja grande sucesso na aplicação dessa técnica para a caracterização de complexos proteicos, até o momento tentativas de utilizar restrições dessa natureza para determinação da estrutura terciária de proteínas não têm sido amplamente bem sucedidas. Isso indica a necessidade de estratégias especificamente elaboradas para representar essas restrições dentro dos algoritmos de modelagem. Nesta tese, desenvolvemos o TopoLink, um pacote para a avaliação de modelos estruturais a partir dos dados de ligação cruzada. TopoLink mostra resultados superiores aos programas descritos na literatura, e é disponibilizado gratuitamente em http://m3g.iqm.unicamp.br/topolink como código fonte com uma interface gráfica para Windows. TopoLink foi utilizado para calcular a probabilidade de satisfação da distância topológica da espécie de ligação cruzada em estruturas de alta resolução como função da distância Euclidiana entre os resíduos de aminoácidos. Essas distribuições de probabilidade são, então, convertidas em um conjunto funções de energia potencial dependentes do tamanho do agente de ligação cruzada utilizado e dos pares de resíduos, dando origem ao primeiro campo de forças estatístico para ligação cruzada (XLFF). Como o potencial é descrito em termos de distância Euclidiana, pode ser facilmente incorporado nos atuais métodos e softwares disponíveis. O campo de forças foi implementado e é distribuído para ser utilizado dentro do protocolo ab initio do Rosetta. A estratégia desenvolvida aponta que os limites superiores das restrições de distância devem ser mais curtos do que os usualmente utilizados na literatura. O teste de modelagem de 19 alvos de vários tamanhos e topologias mostra que o campo de forças completo melhora expressivamente a qualidade dos modelos obtidos em relação as estratégias heurísticas anteriores de representação. Também demonstramos a melhoria associada ao se considerar as restrições experimentais amostradas nas vizinhanças conformacionais da estrutura cristalográfica. Esses resultados viabilizam a utilização de restrições dos experimentos de ligação cruzada para modelar a estrutura terciária de proteínas, especialmente para as quais outros dados estruturais não estão disponíveis ou são insuficientes para caracterizar seu enovelamento (AU)

• Processo FAPESP: 16/13195-2 - Modelagem da estrutura de proteínas e de complexos protéicos usando dados de espectrometria de massas
• Beneficiário: Allan Jhonathan Ramos Ferrari
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado