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Análisis estructural de proteínas

PDB ID: 5MU8 from Blevitt et al., Structural Basis of Small-Molecule Aggregate Induced Inhibition of a Protein-Protein Interaction. J. Med Chem. 2017, 60:3511-3517, and AS Rose et al.(2018) NGL viewer: web-based molecular graphics for large complexes. Bioinformatics and RCSB PDB.

La función de una proteína depende directamente de su estructura, sus interacciones con otras proteínas y su ubicación dentro de las células, los tejidos y los órganos. La estructura y la función de las proteínas se estudian a gran escala en proteómica, lo que permite la identificación de biomarcadores proteicos asociados con estados mórbidos específicos y proporciona posibles dianas para el tratamiento terapéutico. El conocimiento de la estructura de las proteínas y la cartografía de su ubicación, sus niveles de expresión y sus interacciones proporcionan una información valiosa que puede utilizarse para inferir la función de las proteínas. 

Estructura de las proteínas
Determinación de la estructura de las proteínas
Cartografía de las proteínas


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Estructura de las proteínas

La estructura de las proteínas viene determinada por la secuencia de aminoácidos que componen la proteína y por cómo la proteína se pliega en formas más complejas.

  • La estructura primaria viene definida por la secuencia de aminoácidos de la proteína.
  • La estructura secundaria viene definida por las interacciones locales de tramos de la cadena polipeptídica, que pueden formar hélices α y láminas β a través de interacciones de enlaces de hidrógeno.
  • La estructura terciaria define la estructura tridimensional global de la proteína.
  • La estructura cuaternaria define cómo múltiples subunidades proteicas interaccionan para formar complejos más grandes.

Determinación de la estructura de las proteínas

La determinación de las estructuras tridimensionales de las proteínas al nivel de resolución atómica es útil para dilucidar la función de la proteína, diseñar medicamentos sobre la base de su estructura y determinar el acoplamiento molecular.

  • RMN: La espectroscopia por resonancia magnética nuclear (RMN) se utiliza para obtener información sobre la estructura y la dinámica de las proteínas. En la RMN, se determina la ubicación espacial de los átomos por sus desplazamientos químicos. Para la RMN de las proteínas, estas últimas se marcan normalmente con isótopos estables (15N, 13C, 2H) para potenciar la sensibilidad y facilitar la deconvolución estructural. Los marcajes isotópicos suelen introducirse suministrando nutrientes marcados isotópicamente en el medio de crecimiento durante la expresión de las proteínas.
  • Cristalografía de rayos X: La cristalografía de rayos X de las proteínas puede utilizarse para obtener la estructura tridimensional de las proteínas a través de la difracción de los rayos X por las proteínas cristalizadas. Los cristales se producen mediante la siembra de la proteína muy concentrada en disoluciones que promueven la precipitación lo que hace que, en las condiciones adecuadas, se formen cristales ordenados de la proteína. Los rayos X se dirigen al cristal proteico, que los dispersa sobre un detector electrónico o película. Los cristales se giran para captar la difracción en tres dimensiones, lo que permite el cálculo de la posición de cada átomo en la molécula cristalizada mediante la transformación de Fourier.

Cartografía de las proteínas

La cartografía de la ubicación y el nivel de expresión de las proteínas en células, tejidos y órganos específicos ayuda al estudio funcional del proteoma. La distribución espacial de las proteínas es fundamental para su función. La ubicación o la expresión inadecuadas de las proteínas desencadenan varios cuadros clínicos. Proyectos de cartografía como el atlas de las proteínas humanas (Human Protein Atlas) proporcionan un recurso proteómico para el descubrimiento de biomarcadores y contribuyen al conocimiento de las enfermedades. La cartografía del interactoma ayuda a definir las interacciones moleculares que se producen al nivel celular ayudando a comprender la función de las proteínas y proporcionando valiosas dianas para posibles medicamentos.


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