Estructuras tridimensionales, PDB,

Visualización molecular

Bioinformática estructural: análisis de las estructuras de las proteínas y sus funciones mediante herramientas

informáticas

Herramientas y técnicas para:

• Analizar

• Guardar

• Visualizar

• Predecir

• Comparar

• Evaluar– ESTRUCTURAS DE PROTEÍNAS

Proteínas como las entidades moleculares más complejas de la naturaleza

Tendencia natural de las proteínas a no mantenerse como una cadena estirada

1-GLSDGEWQLV LNVWGKVEAD IPGHGQEVLI RLFKGHPETL EKFDKFKHLK SEDEMKASED LKKHGATVLT ALGGILKKKG HHEAEIKPLA QSHATKHKIP VKYLEFISEC IIQVLQSKHP GDFGADAQGA MNKALELFRK DMASNYKELG FQG-153

-----Ala-Ser-Ile-Met-Arg------

La secuencia de aminoácidos determina una forma.La forma 3D de la proteína

-Ala-Ser-Ile-Met-Arg-

Función

La secuencia de aminoácidos determina una forma.La forma 3D de la proteína con su función

Niveles de Complejidad: jerarquía

Primaria: hasta ahora

Secundaria: hélice alfa 35% de residuosHoja plegada, 25% de residuosGiros ß, Giros Ω, Hélices 3/10Total: 65-75%Resto: subestructuras inclasificables, formas al azar (ramdom coils)

Estructura terciaria

• Clasificación simple:– Todo alfa (>50% helix; <10% ß)– Todo ß (>30% beta; <5% heix)– Mezcla

• Clasificación refinada– Topologías, motivos dominios– Plegamientos . La inmensa mayoría de todas las

proteínas se clasificarán de una forma o u otra en en un orden de unos 1000 plegamientos básicos distintos

Estructura cuaternaria

Difracción de Rayos X

RMN

•Banco de datos de estructuras 3D•Primer banco bioinformático en el mundo:19717 Moléculas, tarjetas perforadas

Protein data Bank Tour

• Estadisticas

• Buscar la forma activa (conformacion cerrada de la glucoquinasa humana)

• Vision archivo

• Guardar archivo

Archivos PDB

Visualización Molecular

1. Ejemplo de Programa de Visualización: FIRST GLANCE JMOL (Insulina 1TRZ

O Glucoquinasa )

1. Visita a Web de JMOL

2. Descarga del Programa autónomo: Programa JMOL

3. Ejemplo de tutorial sobre glucoquinasa

Programas de Visualización Molecular

• Rasmol (1995)• Chime• Protein Explorer (interfaz de Chime, requiere

Chime, problemas de Chime)• Jmol (java)

• Deep View• Otros: “profesionales” Pymol

Protein Explorer

Jmol

Tutorial de visualización Molecular

Herramientas de comparación y análisis de estructuras 3D

• Comprobación estructuras

• Búsqueda de semejantes en estructura. VAST (1mbn, mioglobina ballena)

• Alineamiento de estructuras: servidores y deepview

• Superfícies conservadas (glucoquinasa)

Alineamiento estructural

Alineamiento estructural

• Objetivo: Obtener la mejor superposición de diversas estructuras– Programación dinámica puntuando a partir de

características geométricas – Matrices de distancias intramoleculares– Clustering en 3D

• Es posible la clasificación de estructuras por homología estructural

Servidor

1b8r parvalbumin1cll calmodulina

Structural alignment calmodulin-Parvalbumin

Bases de datos derivadas y de clasificación de las proteínas según

su estructura 3D

• PDBsum

• Clasificación: SCOP, CATH

PDBSUM

Jerarquía CATH

• C: Clase (contenido en estructura secundaria)

• A: Arquitectura (disposición de los elementos de estructura secundaria)

• T: Topología (disposición de las conexiones entre elementos)

• H: Homología (homología estructural)• S: Secuencia (homología de secuencia)• EJEMPLO DE 1BIF Fosfofructoquinasa 2

3-Layer(aba) Sandwich Alfa/beta Rossmand fold

SCOP. Structural Classification of Proteins

1. Familia. Clara relación evolutiva

2. Superfamilia. Probable origen evolutivo común

3. Plegamiento. Fuerte homología estructural

EJEMPLO DE 1 BIF Fosfofructoquinasa 2