Modelagem da estrutura de proteínas e de complexos protéicos usando dados de espectrometria de massas

Resumo

Proteínas constituem a fábrica estrutural pela qual as células realizam todos os processos metabólicos e mecanismos regulatórios. A compreensão destes eventos biológicos a nível molecular requer necessariamente a descrição da estrutura dessas biomoléculas a nível atômico. A Cristalografia de Proteínas (CRP) e a Ressonância Magnética Nuclear (RMN) são métodos bem estabelecidos para o estudo da estrutura de proteínas e de complexos proteicos e são as técnicas de referência para este propósito. Apesar do altíssimo detalhamento estrutural fornecido por essas técnicas, ambas apresentam uma aplicabilidade limitada para proteínas em geral devido a algumas restrições experimentais, dentre as quais se destaca a necessidade de uma grande quantidade de amostra (da ordem de vários miligramas) com alto grau de pureza. No caso de RMN, há ainda a necessidade de a amostra ser estável em algum dos tampões que não interfiram na análise por um longo intervalo de tempo (dias a semanas) a temperatura ambiente. Ainda, as técnicas atuais restringem o tamanho máximo do componente estudado a aproximadamente 30 kDa, o que muitas vezes representa a massa de um único componente de um complexo proteico. A CRP por sua vez requer que a amostra esteja na foram de monocristal. Essa limitação é ainda mais restritiva quando se pretende caracterizar complexos proteicos devido à maior dificuldade em se obter complexos puros em grande quantidade, ao maior tamanho do sistema e a maior dificuldade em se obter monocristais de tais espécies. Além disso, há uma disparidade muito grande entre a taxa na qual se consegue determinar estruturas em alta resolução com relação àquela na qual se obtém informações sobre proteínas a nível de gene, dado a tecnologia envolvida no sequenciamento e anotação de genomas atualmente. O desenvolvimento de ferramentas de bioinformática para predição da estrutura de proteínas e complexos proteicos é um campo muito atrativo para preencher a lacuna existente na área de biologia estrutural. Essas ferramentas se baseiam basicamente em duas abordagens, sendo 1) modelagem comparativa, na qual se utiliza um homólogo de estrutura conhecida, e 2) modelagem abinitio, a única opção quando não há estruturas homólogas resolvidas. Em especial, o sucesso das modelagens abinitio estão limitados a sequências com no máximo 100 resíduos de aminoácidos, uma vez que o espaço conformacional para aumenta exponencialmente com o tamanho da sequência. Nesse sentido, há interesse no desenvolvimento e aplicação de métodos de predição híbridos que utilizem uma abordagem integrativa. A utilização da espectrometria de massas (MS) para a caracterização de proteínas é extremamente interessante uma vez que une as vantagens intrínsecas da técnica, como sensibilidade, rapidez e versatilidade. O fenômeno de ligação cruzada (XL) compreende a união de duas espécies através de uma ligação covalente, normalmente se empregando um agente de ligação cruzada (ALC). As informações advindas dos experimentos de ligação cruzada acoplado a MS (XL-MS) podem ser utilizadas para a obtenção de informações estruturais de proteínas. O presente projeto visa contribuir criando-se estratégias para a predição estrutural de proteínas e complexos proteícos utilizando os dados experimentais de restrições de distância advindos dos experimentos de ligação cruzada. Para isso serão utilizadas duas proteínas modelos: SalBIII, de 17,2 kDa, e Agg1, composta de dois domínios, de 15,7 e 21,8 KDa. Ambas as proteínas possuem baixa identidade com outra proteína que já possui estrutura de alta resolução resolvida e depositada no PDB e também para as quais foram obtidos dados de difração de raios-X por faseamento experimental. (AU)