Un nuevo 'software' abre la vía para entender mejor cómo se pliegan las proteínas

Un equipo liderado por el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) ha desarrollado un nuevo software capaz de analizar, extraer y explotar los datos sobre la estructura tridimensional de las proteínas contenido en el Banco de Datos de Proteínas (PDB por sus siglas en inglés). El programa, bautizado como Borges y detallado en la revista Nature Methods, tiene una aplicación directa en la resolución de estructuras macromoleculares y servirá para profundizar en el plegamiento de las proteínas, el proceso por el cual alcanzan su estructura tridimensional.

La cristalografía de rayos X es una herramienta esencial en el campo de la biología estructural. A través del estudio del patrón de difracción de los rayos X en un cristal es posible determinar las posiciones de los átomos que componen moléculas biológicas y complejos proteicos.

“Conocer la estructura tridimensional, y sobre todo, con el detalle que esta técnica permite, es imprescindible para su comprensión funcional, lo que implica, por ejemplo, la posibilidad de diseñar fármacos, medicamentos y terapias biomédicas o catalizadores en biotecnología”, explica Isabel Usón, investigadora del CSIC en el Instituto de Biología Molecular de Barcelona.

Para poder reconstruir la estructura tridimensional de cualquier macromolécula, es necesario resolver el denominado “problema de la fase”, una carencia que normalmente se suple mediante métodos que resultan costosos en tiempo, instalaciones y materiales.

Según sus creadores, el nuevo programa “ofrece una vía computacional, mucho más sostenible, de llegar al mismo resultado sin conocimiento previo de la estructura y a partir de un conjunto único de datos de difracción tomados en el cristal no modificado: lo que se conoce como resolución de estructuras ab initio”.

El algoritmo lleva a cabo una nueva caracterización geométrica de los fragmentos de estructuras secundarias, basada en lo que los científicos llaman vectores característicos, que identifican y localizan los fragmentos y permiten que sea posible describir la geometría compleja y detallada con muy pocos parámetros. “El estudio es importante porque lleva al terreno de la computación problemas que, por su complejidad, venían requiriendo mucha más experimentación práctica en el laboratorio y en el sincrotrón”, agrega Usón.

El trabajo ha logrado resolver estructuras desconocidas que no se habían obtenido por los métodos clásicos. Además, servirá para conocer en detalle cómo es la relación entre los pliegues locales de las proteínas, su funcionalidad estructural y homología.

En una investigación anterior, el equipo del CSIC desarrolló un método para determinar estructuras de proteínas con una rapidez inédita. Bautizado en honor al pintor Arcimboldo, el sistema ofrece imágenes reconocibles de proteínas a partir de unos fragmentos, de forma similar a los bodegones del artista, que permiten adivinar rostros humanos a partir de unos pocos elementos vegetales. 

(112 kb)