Desenvolvimento de ferramentas computacionais para o estudo de macromoléculas

Abstract

Estudos recentes têm explorado o comportamento de macromoléculas em solução e a implicação das mudanças conformacionais. Apesar da importância deste assunto, há um número limitado de técnicas para observar as alterações nestes sistemas. Isto se deve a complexidade e aos altos custos envolvidos. Uma técnica que apresenta vantagens com relação aos tamanhos das proteínas estudadas e baixos custos em comparação à outras similares é o espalhamento de raios-X à baixo ângulo , ou SAXS - do inglês small angle X-ray scattering. Entretanto, os resultados possuem uma baixa resolução, pois consiste apenas no "envelope" da partícula e não possui nenhuma informação sobre as estruturas secundárias, terciárias ou quaternárias. O objetivo deste trabalho é o desenvolvimento de uma ferramenta capaz de descrever teoricamente estruturas terciárias em solução, baseado no conhecimento das estruturas secundárias e do perfil de espalhamento de SAXS. As simulações geram novas conformações por um algoritmo de pivot. O critério de Metropolis minimiza a energia potencial formada pela energia de Lennard-Jones e um termo associado à similaridade entre os perfis de espalhamento teórico e experimental. Esta ferramenta obteve resultados iniciais satisfatórios e, após uma fase de calibração, estará disponível online à comunidade científica, no site: http://oliveira.df.ibilce.unesp.br/.

Recent studies have been exploring the dynamical behavior of macromolecules in solution and the implication of conformational changes. Despite all the importance revolving this subject, there are a limited number of techniques to observe these system variations. This is due to the complexity and costs involved. One interesting technique that presents no protein size limitations and has relatively low costs is the Small Angle X-ray Scattering (SAXS). However, it provides low-resolution results, consisting only of the particle’s “envelope” that does not provide any accuracy on secondary, tertiary or quaternary structures. This work aims the development of a tool to provide theoretical structural description of representative conformations in solution based only on the secondary structure informations and the experimental scattering profile. The simulations generates new conformations by a pivot algorithm. The Metropolis criteria minimizes the potential energy composed by a Lennard-Jones term and an energetic term related to the similarity of the experimental and theoretical scattering profiles. The software achieved some satisfactory initial results and it will be available online to the scientific community, after a calibration phase, at http://oliveira.df.ibilce.unesp.br/.