SABEDORIA Protein: A Workbench para<em&gt; In silico</em&gt;<em&gt; De novo</em&gt; Projeto de biomoléculas

Resumo

Desenvolvemos métodos computacionais de design de proteínas de novo capazes de lidar com várias áreas importantes do design de proteínas. Para disseminar esses métodos, apresentamos o Protein WISDOM, uma ferramenta online para design de proteínas (http://www.proteinwisdom.org). A partir de um modelo estrutural, o projeto de proteínas monoméricas para maior estabilidade e complexos para maior afinidade de ligação pode ser realizado.

Resumo

O objectivo da concepção de novo de proteínas é de encontrar as sequências de aminoácidos que se dobram numa estrutura 3-dimensional desejada com melhorias nas propriedades específicas, como a afinidade de ligação, comportamento agonista ou antagonista, ou estabilidade, em relação à sequência nativa. Projeto proteína está no centro da atual concepção de medicamentos avanços e descoberta. Não só o projeto proteína fornecer previsões para alvos de drogas potencialmente úteis, mas também melhora a nossa compreensão do processo de enovelamento de proteínas e interações proteína-proteína. Métodos experimentais, tais como evolução dirigida têm demonstrado sucesso em design de proteína. No entanto, tais métodos são restringidos pela sequência espaço limitado que pode ser pesquisado tractably. Em contraste, as estratégias para a concepção computacional permitir a projecção de um conjunto muito maior de sequências que abrangem uma grande variedade de propriedades e funcionalidades. Nós desenvolvemos uma gama de ambientes computacionais de novo proteína projeto metodods capazes de abordar várias áreas importantes do projeto proteína. Estas incluem o desenho de proteínas monoméricas para o aumento da estabilidade e complexos para aumentar a afinidade de ligação.

Para difundir mais ampla destes métodos para usar apresentamos SABEDORIA Proteína ( http://www.proteinwisdom.org ), uma ferramenta que proporciona métodos automatizados para uma variedade de problemas de concepção de proteínas. Modelos estruturais são submetidos a iniciar o processo de design. A primeira etapa do projeto é uma fase de selecção seqüência de otimização que visa melhorar a estabilidade através da minimização de energia potencial no espaço de sequência. Seqüências selecionadas são, então, passar por um estágio especificidade dobra e um estágio de afinidade de ligação. A lista de classificação ordenada das seqüências para cada etapa do processo, juntamente com estruturas projetadas relevantes, proporciona ao usuário uma avaliação quantitativa abrangente do design. Aqui nós fornecemos os detalhes of cada método de criação, bem como alguns sucessos notáveis ​​experimentais obtidos através da utilização dos métodos.

Introdução

O design de proteína de novo é a identificação de sequências de proteínas que produzirão uma estrutura terciária desejada com propriedades ou função aprimoradas. Como a dobra nativa de uma proteína é a conformação que está no mínimo de energia livre, o design de proteína de novo busca sequências que terão um mínimo de energia livre na dobra alvo. Esse problema foi descrito pela primeira vez por Drexler¹ e Pabo² e foi chamado de "problema de dobramento inverso". No entanto, ao contrário do problema de dobramento de proteínas, onde uma sequência pode produzir apenas uma solução de estrutura dobrada, o problema de design de pro....

Protocolo

Visão geral do método

A estrutura de projeto de novo utilizada no Protein WISDOM consiste em duas etapas. A primeira etapa produz uma lista ordenada de sequências de aminoácidos que se dobrarão em uma estrutura modelo determinada. A segunda etapa valida essas sequências calculando a especificidade de dobramento ou a afinidade de ligação aproximada, ou ambos. A primeira opção é usada principalmente quando o projeto envolve uma única proteína, enquanto a segunda é empregada quando o projeto envolve um complexo (um peptídeo ligando-se a uma proteína alvo). Figura 1 apresenta uma visão geral das etapas envolvidas na estru....

Resultados

Projeto De Novo de Inibidores de Entrada para o HIV-1

A estrutura de projeto de novo implementada no Protein WISDOM tem sido usada para o desenvolvimento de peptídeos inibidores em diversos sistemas terapêuticos importantes (Tabelas 1 e 2). Um sistema notável é o projeto de peptídeos para inibir a entrada do HIV-1 no receptor celular hospedeiro CD4, que aqui é utilizado como um sistema representativo para demonstrar o uso prático da interface Protein WISDOM. Os .......

Discussão

A estrutura de design de proteína de novo consiste em dois estágios, um estágio de seleção de sequência e um estágio de validação. A estrutura é robusta o suficiente para lidar com modelos de design rígidos e flexíveis e pode ser aplicada a um design de proteína única ou a um design de proteína complexa. A estrutura foi aplicada com sucesso a vários sistemas de proteínas com aplicações em dezenas de doenças. Vários projetos foram validados experimentalmente, fornecendo os inibidores ou agonistas mais potentes de.......