Estudio de los factores biológicos y fisicoquímicos que modulan la diversidad conformacional del estado nativo proteico

Abstract

El concepto de estado nativo ha evolucionado en el tiempo junto a las técnicas de caracterización de proteínas. Hoy en día el estado nativo se describe por lo que denominamos ensamble, el cual está compuesto por confórmeros que se encuentran en equilibrio dinámico. Los cambios conformacionales que experimenta una proteína en su estado nativo es lo que se conoce como diversidad conformacional, y es un concepto clave para la comprensión de procesos como el cooperativismo y el alosterismo, la función biológica, el reconocimiento molecular, la catálisis enzimática y el origen de nuevas funciones entre otros tantos ejemplos. De esta forma, creemos firmemente que la relación estructura-función de las proteínas debiera reformularse en términos dinámicos, esto es, que se considere la diversidad conformacional para llegar a conclusiones biológicas más relevantes. El presente trabajo se centra en comprender y explorar la diversidad conformacional de proteínas y su estrecha relación con la función biológica. Para este propósito hemos desarrollado una base de datos de diversidad conformacional denominada CoDNaS (\Conformational Diversity of the Native State") la cual permite estudiar la diversidad conformacional a partir de las estructuras de proteínas redundantes depositadas en PDB y que han sido obtenidas en distintas condiciones experimentales. Utilizando los varios miles de proteínas depositadas y anotadas en CoDNaS, derivamos en distintos estudios conceptos generales sobre el comportamiento de la diversidad conformacional en función de distintos aspectos biológicos, sicoquímicos y biofísicos. Así, hemos podido explicar la distribución global de diversidad conformacional, identificando al menos cuatro relaciones estructura-dinámica-función que emergen del análisis del ensamble conformacional que posee cada proteína. Estas características compartidas entre los diferentes grupos podrán representar mecanismos conformacionales relacionados con sus funciones biológicas. Además, re-examinamos la muy bien establecida relación entre divergencia estructural y divergencia secuencial a la luz de la diversidad conformacional. Encontramos que la consideración de la diversidad conformacional impacta fuertemente en la correlación de la relación secuencia-estructura lo que repercute directamente en la contabilidad de los métodos de modelado por homología. Nuestros resultados ofrecen nuevas perspectivas dentro de la bioinformática y biología estructural de proteínas. Esperamos que los mismos redunden en una mejor comprensión de los mecanismos subyacentes a la función proteica como así también en la generación de herramientas bioinformáticas más precisas.