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La nueva tecnología predice sitios alostéricos en proteínas

Una nueva tecnología que utiliza la estructura de una proteína para predecir el alambrado interno que controla la función y la dinámica de la proteína está disponible ahora para que los científicos utilicen. La herramienta, desarrollada por los investigadores en el Estado de Penn, puede ser útil para la ingeniería de la proteína y el diseño de la droga.

Nikolay Dokholyan, profesor de la farmacología en la universidad del Estado de Penn del remedio, y del escolar postdoctoral Jian Wang creó un algoritmo llamado Ohm que puede predecir sitios alostéricos en una proteína.

Éstas son situaciones donde están determinado sensibles las proteínas retransmitir ciertos cambios en su estructura y función como resultado de estímulos externos incluyendo otras proteínas, pequeñas moléculas, agua o iones. La transmisión de señales en y entre los sitios alostéricos en proteínas regula muchos procesos biológicos.

Según Dokholyan, la capacidad del ohmio de predecir sitios alostéricos en proteínas puede ser útil para desarrollar estados apuntados de la enfermedad de la terapéutica con certeza.

Él dijo que muchas drogas en el mercado, tal como receptor Proteína-Acoplado G (GPCR) drogan, puede causar efectos secundarios involuntarios porque apuntan las proteínas que son similares en estructura a su objetivo previsto.

Las drogas diseñadas para apuntar sitios alostéricos específicos en una proteína del interés pueden esperanzadamente evitar los efectos secundarios causados por las drogas que apuntan las proteínas similares. El ohmio puede ser útil para los investigadores biomédicos que intentan determinar sitios alostéricos en las proteínas que desempeñan los papeles dominantes en procesos biológicos de ciertas enfermedades.”

Nikolay Dokholyan, profesor de la farmacología, universidad del Estado de Penn del remedio

Las proteínas realizan funciones esenciales en la carrocería y se construyen usando la clave genética inscrita en la DNA de una persona. Cada proteína se construye usando series de 20 diversos aminoácidos.

Wang y Dokholyan presumieron que las fuerzas físicas de acciones recíprocas entre los átomos que componen los aminoácidos permitirían que predijeran caminos alostéricos y sitios en proteínas.

El ohmio fue diseñado para explicar las acciones recíprocas entre los átomos y determina áreas de la densidad en proteínas para predecir caminos alostéricos y sitios en proteínas.

“En una estructura cristalina, átomos se espacian uniformemente aparte y la energía la atraviesa en incluso una moda,” Dokholyan dijo. Las “estructuras de las proteínas son heterogéneas, así que la energía las atravesará en las regiones donde los átomos se cargan más denso juntos. El ohmio determina regiones y los caminos de la densidad atómica que permiten que prediga sitios alostéricos en proteínas.”

Probaron las funciones del programa entrando los datos genéticos a partir de 20 proteínas con los sitios alostéricos conocidos para ver si el programa prediría exacto los mismos sitios. Los resultados del análisis, publicado en comunicaciones de la naturaleza, mostraron que el ohmio determinó muchos de los mismos sitios alostéricos que ésos previsto de métodos y de experimentos anteriores.

Dokholyan, pieza del instituto del cáncer del Estado de Penn, dijo que el ohmio puede analizar los caminos alostéricos en cualquier proteína y que los investigadores pueden llegar hasta la herramienta a través de un servidor en el Web site de su laboratorio.

Los “investigadores en todo el mundo pueden utilizar ohmio para predecir sitios alostéricos y los caminos en su proteína del interés,” Wang dijo. “Esta herramienta será esencial para el futuro del revelado alostérico de la droga que intenta reducir efectos secundarios indeseados con el alcance específico.”

Source:
Journal reference:

Wang, J., et al. (2020) Mapping allosteric communications within individual proteins. Nature Communications. doi.org/10.1038/s41467-020-17618-2.