Exploiting protein fragments in protein modelling and function prediction

• Autores: Jaume Bonet Martinez
• Directores de la Tesis: Baldomero Oliva i Miguel (dir. tes.)
• Lectura: En la Universitat Pompeu Fabra ( España ) en 2015
• Idioma: español
• Tribunal Calificador de la Tesis: Patrick Aloy Calaf (presid.), Marc A. Marti-Renom (secret.), Jacques Chomilier (voc.)
• Materias:
  • Ciencias de la vida
    • Biología molecular
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: TDX
• Resumen

  • Las proteínas son los bloques funcionales y estructurales de la vida. Conocer y entender su estructura y función es vital para comprender los procesos fundamentales de los organismos vivos. Con la evolución de las técnicas experimentales de análisis a gran escala, especialmente aquellas enfocadas al estudio, secuenciación y determinación de los productos derivados del contenido genético de los organismos, la diferencia entre el número de proteínas descritas y las proteínas estudiadas sistemáticamente ha aumentado de manera exponencial. Dado el alto coste, tanto en tiempo como en dinero, de los métodos experimentales, es trabajo para los métodos computacionales el minimizar esta diferencia mediante el análisis y la extrapolación de estructura y funcionalidad entre aquellas proteínas correctamente anotadas y aquellas simplemente descritas.

    Esta tesis presenta una serie de mecanismos para cubrir la anteriormente comentada diferencia basándose en la fragmentación de proteínas de estructura conocida en segmentos descritos como Smotifs. Los Smotifs son lazos protéicos (regiones aperiódicas de la conformación tridimensional de la proteína) y la región inmediatamente anterior y posterior a estos, definia por sus estructuras secundarias flanqueantes. Así pues, la tesis se divide en tres secciones que explotan esta definición de fragmento estructural.

    Por un lado, se presenta ArchDB, una base de datos que agrupa los distintos Smotifs encontrados en una versión no redundante del Protein Data Bank según una serie de descriptores geométricos que definen la posición relativa de las dos estructuras secundarias flanqueantes y, por tanto, la forma relativa del lazo. Seguidamente, se describe Frag'r'Us, una aplicación para ayudar al modelado de la estructura terciaria de las proteínas, específicamente ayudando a completar lazos que, debido a su alta flexibilidad, no hayan sido descritos. Finalmente, se presenta Archer, una aplicación para predecir la función de una proteína basándose en los Smotifs que contiene. Tanto Frag'r'Us como Archer hacen especial énfasis en el rediseño de proteínas mediante la sustitución de Smotifs por otros geométricamente similares permitiendo la catálisis de procesos no-biológicos o el diseño sintético de nuevas funciones biológicas.