43/2015ª

Nombre del artículo: From genes to the protein structure and function: novel applications of computational approaches in the genomic era

Genómica:

Es el conjunto de ciencias y técnicas dedicadas al estudio integral del

funcionamiento, el contenido, la evolución y el origen de los genomas. Es una de

las áreas más vanguardistas de la biología. La genómica usa conocimientos

derivados de distintas ciencias como la biología molecular, la bioquímica, la

informática, la estadística, las matemáticas, la física, etc.

Muchas veces, la palabra genómica se usa como sinónimo de otras áreas de

estudio relacionadas con las ciencias ómicas, como la proteómica y la

transcriptómica, por ejemplo.

Cofactor:

Un cofactor es un componente no proteico, termoestable y de baja masa

molecular, necesaria para la acción de una enzima. El cofactor se une a una

estructura proteica, denominada apoenzima, y el complejo apoenzima-cofactor

recibe el nombre de holoenzima.

Aquellos cofactores que están covalentemente unidos a la apoenzima son

denominados grupos prostéticos, ya sean orgánicos (coenzimas) o inorgánicos.

Los cofactores son básicamente de dos tipos, iones metálicos y moléculas

orgánicas, denominadas coenzimas.

Subtilisina:

A subtilisina (serina endopeptidasa) es una proteasa (una enzima que realiza la

digestión de las proteínas que inicialmente se obtuvo de la bacteria Bacillus

subtilis.

Pertenece al grupo de las Serín proteasas que inician el ataque nucleofílico en el

enlace peptídico (amida) mediante un residuo de serina en su centro activo. Son

enzimas bien caracterizadas tanto física como químicamente. Típicamente tienen

un peso molecular entre 20-45 K.. Se puede obtener a partir de bacterias del

suelo, por ejemplo de Bacillus amyloliquefaciens. Las subtilisinas son secretadas

en grandes cantidades por muchas especies del género Bacillus

Discusión

En la comprensión de las funciones de las proteínas de un organismo a nivel

celular es una tarea complicada y al entrar en el campo de los genes en la

estructura de las proteínas se acompleja más.

Sin en cambio la clave para la comprensión de la secuenciación genómica de la

vida, se basa en la lista de funciones de cada gen y proteína en cada nivel.

Es importante denotar que los métodos a base de secuenciación para la

predicción de función son inadecuados debido a la naturaleza multifuncional de

proteínas, considerando que también conocer solo la estructura de la proteína es

insuficiente para la predicción de múltiples sitios funcionales.

Apuntando, la proteína tiene muchas funciones en el organismo como enzimática,

globular, hormonal, estructural y centrándose más la proteína interactúa de

distintas formas con una gran cantidad de macromoléculas, entonces para poder

realizar una completa caracterización de la función de la proteína se ha utilizado la

secuencia de enfoques basados en la predicción, función a función; de este

enfoque existen dos principales variaciones; la alineación de secuencias y la

secuencia de métodos. Ambas son muy importantes pero con el paso de la ciencia

se ha demostrado su limitación. La extensión de dichos enfoques combina la

secuencia de la proteína con la información de su estructura, se han reportado

exitosos algunos experimentos, sin embargo el método aplica la información

estructural en un solo plano de una dimensión y como las proteínas tienen una

compleja estructura tridimensional en algunos casos como las complejidades

específicas de las funciones que ganan y pierden las proteínas con la evolución,

simplemente no se pueden identificar con este método.

Una de las alternativas para dicho problema es el identificar primeramente la

estructura de la proteína de interés y después denotar los residuos funcionales

con su estructura, con esto químicamente se puede saber cómo la proteína

funciona realmente; esto es conocido como uno de los objetivos de la genómica

estructural. Implícitamente, se supone con la investigación que la estructura de la

proteína proporciona detalles sobre su función, favoreciendo entonces los

objetivos de los proyectos de secuenciación genómica. Sin embargo lo que se

necesita es analizar y predecir los aspectos multifuncionales que las proteínas

presentan en un medio específico para así reconocer los sitios activos y regiones

de las estructuras de las proteínas.

Las moléculas de enzimas contienen hendiduras o cavidades denominadas sitio

activo. El sitio activo está formado por las cadenas laterales de residuos

específicos, lo que ocasiona que tenga un arreglo tridimensional particular,

diferente al resto de la proteína. Este sitio es afín por la estructura tridimensional

del sustrato

Si se identifican los principales residuos responsables de la actividad bioquímica

de la proteína, se complementa la caracterización del sitio activo; Residuos

altamente detallados en la cadena lateral de los descriptores de los sitios activos

de serina proteasas y de proteínas relacionadas se han utilizado para

determinarlos.

Otro problema presentado en la caracterización de los descriptores de los sitios

activos fue que requería la colocación exacta de los atamos en la cavidad proteica

y las cadenas laterales, con esto se ha desarrollado diversos métodos como la

FFF.

La FFF (disulfuro oxireductasa) se encarga de la identificación precisa de las

proteínas con el sitio activo. Hasta el momento el uso de la estructura para

identificar la función se ha centrado en las estructuras de alta resolución que

revelan gran detalle de los descriptores de proteínas en los sitios funciónales, lo

cual proporciona gran información para las investigaciones genómicas.

Conclusiones:

Es posible concluir que a pesar de la secuencia funcional de las proteínas los

enfoques que se han basado en la predicción han demostrado ser muy útiles; se

puede decir que un nuevo enfoque implica la secuencia estructural en función a un

paradigma, dichas estructuras pueden ser proporcionadas por los proyectos

acerca de la genómica estructural o estructura de algoritmos de predicción.

Para la asignación funcional se debe realizar mediante un examen de la estructura

resultante contra la información de los descriptores estructurales para la

identificación de los sitios activos.

El método detallado de los descriptores solo funcionaria en la determinación

experimental de alta calidad estructural, sin embargo realmente los descriptores se

deben trabajar tanto en las estructuras experimentales como en los algoritmos de

predicción. La importancia de toda la investigación reside en la aplicación de los

nuevos métodos para la determinación de las funciones que llevan a cabo las

proteínas tomando como base su mismo genoma dado que el conocimiento de

este

tipo de cosas permitirá el desarrollo y ampliación de este campo en distintas áreas

del conocimiento y aún más si la computación permite un mejor entendimiento y

mejora estos métodos para la comprensión de las funciones de las proteínas

dentro de los organismos, ya que estas pertenecen a múltiples deberes

importantes dentro del mismo como la participación en reacciones bioquímicas,

estructura, comunicación etc.