Un modelo evolutivo para guiar el diseño de proteínas repetitivas

FERREIRO, DIEGO U.; GALPERN, EZEQUIEL A.

Buenos Aires

Congreso; 3ras Jornadas de Jóvenes Bionanocientificxs; 2021

Las proteínas repetidas están formadas por copias en tándem de tramos de aminoácidos similares que se pliegan en arquitecturas alargadas. Debido a su simetría estructural, son un sistema único para modelar cómo las restricciones evolutivas a nivel de secuencia pueden afectar la estructura terciaria, el plegado y la función protéica. En este trabajo partimos de un set de datos de 150000 secuencias de la familia Ankirina, la repetitiva más numerosa. Combinamos un modelo evolutivo de Potts inverso con un modelo mecánistico explícito de duplicaciones y eliminaciones de repeticiones completas para calcular los parámetros evolutivos del sistema. Utilizamos la energía evolutiva obtenida para calcular los parámetros de un modelo de plegado de juguete para proteínas repetidas. Se trata de un modelo de ising 1D de grano grueso donde cada spin corresponde a un fragmento de secuencia de proteína que puede estar plegado o desplegado. Implementamos simulaciones de Monte Carlo de este modelo utilizando solo información de las secuencias, obteniendo curvas de despliegado térmico que son compatibles con los resultados experimentales reportados. Realizamos un análisis a gran escala del set de datos y desarrollamos una nueva herramienta para el diseño de proteínas: un predictor de las características del plegado para cualquier secuencia de la familia Ankirina.