• Para obtener una caracterización cuantitativa detallada y completa de bolsas de superficie y vacíos interiores de proteínas utilizando CASTp (Atlas Computado de Topografía de Superficie de proteínas).

• Para familiarizarse con el recurso en línea CASTp.

Las proteínas son una de las unidades fundamentales importantes de todas las células vivas. Las proteínas tienen una amplia gama de funciones dentro de todos los seres vivos. Algunas de las funciones importantes, como la replicación del ADN, la catálisis de reacciones metabólicas, el transporte de moléculas de un lugar a otro, etc. se realizan con la ayuda de proteínas.

Los componentes básicos de las proteínas son los aminoácidos. Los aminoácidos están hechos de una amina (-NH2) y un grupo funcional de ácido carboxílico (-COOH), así como de una cadena lateral que es específica de cada aminoácido. Hay casi 20 aminoácidos encontrados en el cuerpo humano que generalmente varían en sus grupos R. En las proteínas, los aminoácidos están unidos entre sí por medio de enlaces peptídicos. Un enlace peptídico se forma cuando el grupo carboxilo de un aminoácido se une al grupo amino de otra molécula a través de un enlace covalente.

Las proteínas difieren entre sí en su estructura, principalmente en su secuencia de aminoácidos. La estructura explica los diferentes niveles de organización de una molécula de proteína. La estructura de la proteína se clasifica en primaria, secundaria, terciaria y cuaternaria. La secuencia lineal la cadena polipeptídica de aminoácidos se refiere a la estructura primaria de las proteínas. El enlace de hidrógeno intermolecular e intramolecular entre los grupos de amidas en la estructura primaria de la proteína forma la estructura secundaria. Las hélices alfa y las láminas beta son las dos estructuras secundarias importantes en la proteína. La estructura tridimensional de una sola molécula de proteína se refiere a la estructura terciaria. La estructura cuaternaria está formada por varias moléculas de proteínas o cadenas de polipéptidos.

La interacción con moléculas como sustrato, ligando, ADN y otros dominios ayuda a las proteínas a llevar a cabo su función específica. La estructura tridimensional de la proteína proporciona la forma y las características fisicoquímicas necesarias para facilitar tales interacciones. La relación entre la estructura de la proteína y su función se puede estudiar a través de la información estructural de las regiones de superficie de la proteína. En particular, un estudio de regiones de superficie de proteínas permite comprender el mecanismo enzimático, lo que ayuda a determinar la especificidad de unión. Además, se pueden identificar las funciones biológicas de las estructuras proteicas (recién resueltas) con una función desconocida.

CASTp

El servidor web CASTp (Atlas Computado de Topografía Superficial de proteínas) es una herramienta en línea que localiza, mide y caracteriza las bolsas en las superficies de proteínas y los vacíos en el interior de las proteínas. Estos huecos y bolsas superficiales son las regiones cóncavas de las proteínas que generalmente se correlacionan con las actividades de unión. CASTp utiliza la forma alfa y el algoritmo de bolsillo desarrollado en geometría computacional (Jie Liang et al., 2003) para delinear y medir las bolsas y vacíos superficiales en las proteínas. En CASTp, las bolsas de superficie se explican como regiones cóncavas de proteínas con sitios de unión en la abertura. Estos bolsillos también permiten un fácil acceso a las moléculas de agua desde el exterior. Los vacíos se describen como espacios vacíos ocultos en el interior de las proteínas, que son inaccesibles para las moléculas de agua después de eliminar todos los heteroátomos del exterior.

Figura 1: La bolsa de unión (verde) de la proteasa del VIH-1 (1hte). El ligando Gr12397 (amarillo) ocupa el sitio de unión.

Fuente de imagen: http://sts.bioengr.uic.edu/castp/examples.php

La herramienta en línea CASTp analiza todos los huecos superficiales y huecos interiores en la estructura tridimensional de una proteína y también proporciona una caracterización detallada de todos los átomos asociados en la formación de estos huecos y huecos. CASTp utiliza tanto el modelo de superficie accesible con solventes (superficie de Richards) como el modelo de superficie molecular (superficie de Connolly) para medir analíticamente el área y el volumen de cada vacío y bolsa. El área de superficie accesible al disolvente, también conocida como superficie molecular de Richards, es el área de superficie de una biomolécula accesible a un disolvente. Además de esto, CASTp también mide el tamaño de cada bolsillo y abertura de la boca. Esto permite determinar la accesibilidad de los sitios de unión a diferentes ligandos y sustratos. El cálculo o análisis de superficie de proteínas utilizando CASTp tiene una serie de ventajas en estudios biológicos.

La información funcional anotada de las proteínas también se incluye en la nueva versión de CASTp. Estas anotaciones se derivan del Banco de Datos de Proteínas (PDB), Swiss-Prot, así como de la Herencia Mendeliana en Línea en el Hombre (OMIM), y este último contiene información sobre las variantes de polimorfismos de nucleótido único (SNP) que se sabe que causan enfermedades.