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dominio proteico

Piruvato quinasa , una proteína con tres dominios ( PDB : 1PKN ) . En biología molecular , un dominio proteico es una región de la cadena polipeptídica de una proteína que se au...

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Piruvato quinasa , una proteína con tres dominios ( PDB : 1PKN ) .

En biología molecular , un dominio proteico es una región de la cadena polipeptídica de una proteína que se autoestabiliza y se pliega independientemente del resto. Cada dominio forma una estructura tridimensional plegada y compacta . Muchas proteínas constan de varios dominios, y un dominio puede aparecer en diversas proteínas. La evolución molecular utiliza los dominios como bloques de construcción, y estos pueden recombinarse en diferentes disposiciones para crear proteínas con distintas funciones. En general, los dominios varían en longitud desde aproximadamente 50 aminoácidos hasta 250 aminoácidos. [ 1 ] Los dominios más cortos, como los dedos de zinc , se estabilizan mediante iones metálicos o puentes disulfuro . Los dominios suelen formar unidades funcionales, como el dominio EF-mano de unión al calcio de la calmodulina . Debido a su estabilidad independiente, los dominios pueden intercambiarse mediante ingeniería genética entre una proteína y otra para crear proteínas quiméricas .

Fondo

El concepto de dominio fue propuesto por primera vez en 1973 por Wetlaufer tras estudios cristalográficos de rayos X de la lisozima de gallina [ 2 ] y la papaína [ 3 ] , y estudios limitados de proteólisis de inmunoglobulinas . [ 4 ] [ 5 ] Wetlaufer definió los dominios como unidades estables de estructura proteica que podían plegarse de forma autónoma. En el pasado, los dominios se han descrito como unidades de:

Cada definición es válida y a menudo se superpondrá, es decir, un dominio estructural compacto que se encuentra entre diversas proteínas probablemente se pliegue de forma independiente dentro de su entorno estructural. La naturaleza suele reunir varios dominios para formar proteínas multidominio y multifuncionales con una gran cantidad de posibilidades. [ 9 ] En una proteína multidominio, cada dominio puede cumplir su propia función de forma independiente o de manera concertada con sus vecinos. Los dominios pueden servir como módulos para construir grandes ensamblajes como partículas virales o fibras musculares, o pueden proporcionar sitios catalíticos o de unión específicos, como se encuentra en enzimas o proteínas reguladoras.

Ejemplo: Piruvato quinasa

Un ejemplo apropiado es la piruvato quinasa (véase la primera figura), una enzima glucolítica que desempeña un papel importante en la regulación del flujo de fructosa-1,6-bifosfato a piruvato. Contiene un dominio de unión a nucleótidos totalmente β (en azul), un dominio de unión a sustrato α/β (en gris) y un dominio regulador α/β (en verde oliva), [ 10 ] conectados por varios enlaces polipeptídicos. [ 11 ] Cada dominio de esta proteína se encuentra en diversos conjuntos de familias de proteínas . [ 12 ]

El dominio central de unión al sustrato del barril α/β es uno de los plegamientos enzimáticos más comunes . Se observa en muchas familias de enzimas diferentes que catalizan reacciones completamente no relacionadas. [ 13 ] El barril α/β se denomina comúnmente barril TIM , en honor a la triosa fosfato isomerasa, cuya primera estructura de este tipo se resolvió. [ 14 ] Actualmente se clasifica en 26 familias homólogas en la base de datos de dominios CATH. [ 15 ] El barril TIM se forma a partir de una secuencia de motivos β-α-β cerrados por enlaces de hidrógeno entre la primera y la última hebra, formando un barril de ocho hebras. Existe debate sobre el origen evolutivo de este dominio. Un estudio ha sugerido que una única enzima ancestral podría haber divergido en varias familias, [ 16 ] mientras que otro sugiere que una estructura estable del barril TIM ha evolucionado mediante evolución convergente. [ 17 ]

El barril TIM en la piruvato quinasa es "discontinuo", lo que significa que se requiere más de un segmento del polipéptido para formar el dominio. Esto probablemente sea el resultado de la inserción de un dominio en otro durante la evolución de la proteína. Se ha demostrado a partir de estructuras conocidas que aproximadamente una cuarta parte de los dominios estructurales son discontinuos. [ 18 ] [ 19 ] El dominio regulador del barril β insertado es "continuo", compuesto por un único segmento de polipéptido.

Unidades de estructura proteica

La estructura primaria (cadena de aminoácidos) de una proteína codifica en última instancia su conformación tridimensional (3D) plegada única. [ 20 ] El factor más importante que rige el plegamiento de una proteína en una estructura 3D es la distribución de cadenas laterales polares y no polares. [ 21 ] El plegamiento es impulsado por el enterramiento de cadenas laterales hidrofóbicas en el interior de la molécula para evitar el contacto con el entorno acuoso. Generalmente, las proteínas tienen un núcleo de residuos hidrofóbicos rodeado por una capa de residuos hidrofílicos. Dado que los enlaces peptídicos en sí mismos son polares, se neutralizan mediante enlaces de hidrógeno entre sí cuando están en el entorno hidrofóbico. Esto da lugar a regiones del polipéptido que forman patrones estructurales 3D regulares llamados estructura secundaria . Hay dos tipos principales de estructura secundaria: hélices α y láminas β .

Se ha descubierto que algunas combinaciones simples de elementos de estructura secundaria ocurren con frecuencia en la estructura de las proteínas y se denominan superestructuras secundarias o motivos . Por ejemplo, el motivo de horquilla β consiste en dos hebras β antiparalelas adyacentes unidas por un pequeño bucle. Está presente en la mayoría de las estructuras β antiparalelas, tanto como una cinta aislada como formando parte de láminas β más complejas. Otra superestructura secundaria común es el motivo β-α-β, que se utiliza frecuentemente para conectar dos hebras β paralelas. La hélice α central conecta los extremos C-terminales de la primera hebra con los extremos N-terminales de la segunda, empaquetando sus cadenas laterales contra la lámina β y, por lo tanto, protegiendo los residuos hidrofóbicos de las hebras β de la superficie.

La asociación covalente de dos dominios representa una ventaja funcional y estructural, ya que aumenta la estabilidad en comparación con las mismas estructuras asociadas de forma no covalente. [ 22 ] Otras ventajas son la protección de los intermediarios dentro de las hendiduras enzimáticas interdominios que, de otro modo, podrían ser inestables en entornos acuosos, y una relación estequiométrica fija de la actividad enzimática necesaria para una serie de reacciones secuenciales. [ 23 ]

La alineación estructural es una herramienta importante para determinar dominios.

Estructura terciaria

Varios motivos se agrupan para formar unidades compactas, locales y semiindependientes llamadas dominios. [ 6 ] La estructura 3D general de la cadena polipeptídica se denomina estructura terciaria de la proteína . Los dominios son las unidades fundamentales de la estructura terciaria; cada dominio contiene un núcleo hidrofóbico individual formado por unidades estructurales secundarias conectadas por regiones de bucle. El empaquetamiento del polipéptido suele ser mucho más denso en el interior que en el exterior del dominio, lo que produce un núcleo de tipo sólido y una superficie de tipo fluido. [ 24 ] Los residuos del núcleo suelen conservarse en una familia de proteínas , mientras que los residuos de los bucles se conservan menos, a menos que estén involucrados en la función de la proteína. La estructura terciaria de las proteínas se puede dividir en cuatro clases principales según el contenido estructural secundario del dominio. [ 25 ]

  • Los dominios totalmente α tienen un núcleo formado exclusivamente por hélices α. Esta clase está dominada por pequeños pliegues, muchos de los cuales forman un haz simple con hélices que se extienden hacia arriba y hacia abajo.
  • Los dominios totalmente β tienen un núcleo compuesto por láminas β antiparalelas, generalmente dos láminas apiladas una contra la otra. Se pueden identificar varios patrones en la disposición de las hebras, lo que a menudo da lugar a la identificación de motivos recurrentes, por ejemplo, el motivo de la llave griega. [ 26 ]
  • Los dominios α+β son una mezcla de motivos totalmente α y totalmente β. La clasificación de proteínas en esta clase es difícil debido a las superposiciones con las otras tres clases y, por lo tanto, no se utiliza en la base de datos de dominios CATH . [ 15 ]
  • Los dominios α/β están formados por una combinación de motivos β-α-β que, predominantemente, constituyen una lámina β paralela rodeada de hélices α anfipáticas. Las estructuras secundarias se disponen en capas o barriles.

Límites de tamaño

Los dominios tienen límites de tamaño. [ 27 ] El tamaño de los dominios estructurales individuales varía desde 36 residuos en la E-selectina hasta 692 residuos en la lipoxigenasa-1, [ 18 ] pero la mayoría, el 90%, tiene menos de 200 residuos [ 28 ] con un promedio de aproximadamente 100 residuos. [ 29 ] Los dominios muy cortos, de menos de 40 residuos, a menudo se estabilizan mediante iones metálicos o enlaces disulfuro. Los dominios más grandes, de más de 300 residuos, probablemente consisten en múltiples núcleos hidrofóbicos. [ 30 ]

Estructura cuaternaria

Muchas proteínas poseen una estructura cuaternaria , compuesta por varias cadenas polipeptídicas que se asocian para formar una molécula oligomérica. Cada cadena polipeptídica de dicha proteína se denomina subunidad. La hemoglobina, por ejemplo, consta de dos subunidades α y dos β. Cada una de las cuatro cadenas presenta un plegamiento de globina totalmente α con un bolsillo para el grupo hemo.

Intercambio de dominios

El intercambio de dominios es un mecanismo para la formación de ensamblajes oligoméricos. [ 31 ] En el intercambio de dominios, un elemento secundario o terciario de una proteína monomérica se reemplaza por el mismo elemento de otra proteína. El intercambio de dominios puede abarcar desde elementos de estructura secundaria hasta dominios estructurales completos. También representa un modelo de evolución para la adaptación funcional mediante oligomerización, por ejemplo, enzimas oligoméricas que tienen su sitio activo en las interfaces de las subunidades. [ 32 ]

Los dominios como módulos evolutivos

La naturaleza es una persona que modifica y no una inventora, [ 33 ] las nuevas secuencias se adaptan de secuencias preexistentes en lugar de inventarse. Los dominios son el material común que usa la naturaleza para generar nuevas secuencias; pueden pensarse como unidades genéticamente móviles, denominadas "módulos". A menudo, los extremos C y N de los dominios están cerca en el espacio, lo que permite que se "encajen" fácilmente en las estructuras parentales durante el proceso de evolución. Muchas familias de dominios se encuentran en las tres formas de vida: Archaea , Bacteria y Eukarya . [ 34 ] Los módulos de proteínas son un subconjunto de dominios de proteínas que se encuentran en una variedad de proteínas diferentes con una estructura particularmente versátil. Ejemplos se pueden encontrar entre las proteínas extracelulares asociadas con la coagulación, la fibrinólisis, el complemento, la matriz extracelular, las moléculas de adhesión de la superficie celular y los receptores de citocinas. [ 35 ] Cuatro ejemplos concretos de módulos de proteínas generalizados son los siguientes dominios: SH2 , inmunoglobulina , fibronectina tipo 3 y el kringle . [ 36 ]

La evolución molecular da lugar a familias de proteínas relacionadas con secuencias y estructuras similares. Sin embargo, las similitudes de secuencia pueden ser extremadamente bajas entre proteínas que comparten la misma estructura. Las estructuras proteicas pueden ser similares porque las proteínas han divergido de un ancestro común. Alternativamente, algunos plegamientos pueden ser más favorecidos que otros, ya que representan disposiciones estables de estructuras secundarias y algunas proteínas pueden converger hacia estos plegamientos a lo largo de la evolución. Actualmente hay más de 200 000 estructuras 3D de proteínas determinadas experimentalmente depositadas en el Protein Data Bank (PDB). [ 37 ] Sin embargo, este conjunto contiene muchas estructuras idénticas o muy similares. Todas las proteínas deben clasificarse en familias estructurales para comprender sus relaciones evolutivas. Las comparaciones estructurales se logran mejor a nivel de dominio. Por esta razón, se han desarrollado muchos algoritmos para asignar automáticamente dominios en proteínas con estructura 3D conocida (véase §  Definición de dominio a partir de coordenadas estructurales ).

La base de datos de dominios CATH clasifica los dominios en aproximadamente 800 familias de plegamiento; diez de estos plegamientos están muy poblados y se denominan "superplegamientos". Los superplegamientos se definen como aquellos para los que existen al menos tres estructuras sin similitud de secuencia significativa. [ 38 ] El más poblado es el superplegamiento de barril α/β, como se describió anteriormente.

Proteínas multidominio

La mayoría de las proteínas, dos tercios en organismos unicelulares y más del 80 % en metazoos, son proteínas multidominio. [ 39 ] Sin embargo, otros estudios concluyeron que el 40 % de las proteínas procariotas constan de múltiples dominios, mientras que los eucariotas tienen aproximadamente un 65 % de proteínas multidominio. [ 40 ]

Muchos dominios en proteínas multidominio eucariotas se pueden encontrar como proteínas independientes en procariotas, [ 41 ] lo que sugiere que los dominios en proteínas multidominio existieron alguna vez como proteínas independientes. Por ejemplo, los vertebrados tienen un polipéptido multienzimático que contiene los dominios GAR sintetasa , AIR sintetasa y GAR transformilasa (GARs-AIRs-GARt; GAR: glicinamida ribonucleótido sintetasa/transferasa; AIR: aminoimidazol ribonucleótido sintetasa). En insectos, el polipéptido aparece como GARs-(AIRs)2-GARt, en levaduras GARs-AIRs se codifica por separado de GARt, y en bacterias cada dominio se codifica por separado. [ 42 ]

(imagen desplazable) La proteína similar a la atractina 1 (ATRNL1) es una proteína multidominio que se encuentra en animales, incluidos los humanos. [ 43 ] [ 44 ] Cada unidad es un dominio, por ejemplo, los dominios EGF o Kelch .

Origen

Es probable que las proteínas multidominio hayan surgido de la presión selectiva durante la evolución para crear nuevas funciones. Diversas proteínas han divergido de ancestros comunes mediante diferentes combinaciones y asociaciones de dominios. Las unidades modulares se mueven con frecuencia dentro y entre sistemas biológicos a través de mecanismos de recombinación genética.

  • transposición de elementos móviles, incluidas las transferencias horizontales (entre especies); [ 45 ]
  • reordenamientos importantes como inversiones, translocaciones, deleciones y duplicaciones;
  • recombinación homóloga ;
  • Deslizamiento de la ADN polimerasa durante la replicación.

Tipos de organización

Inserciones de módulos de dominio PH similares (marrón) en dos proteínas diferentes.

La organización multidominio más simple observada en las proteínas es la de un único dominio repetido en tándem. [ 46 ] Los dominios pueden interactuar entre sí ( interacción dominio-dominio ) o permanecer aislados, como perlas en un hilo. La proteína muscular gigante titina, de 30 000 residuos , comprende aproximadamente 120 dominios de tipo fibronectina-III y de tipo Ig. [ 47 ] En las serina proteasas, un evento de duplicación génica ha dado lugar a la formación de una enzima con dos dominios de barril β. [ 48 ] Las repeticiones han divergido tanto que no existe una similitud de secuencia obvia entre ellas. El sitio activo se encuentra en una hendidura entre los dos dominios de barril β, en la que contribuyen residuos funcionalmente importantes de cada dominio. Se ha demostrado que los mutantes genéticamente modificados de la serina proteasa quimotripsina tienen cierta actividad proteinasa a pesar de que sus residuos del sitio activo fueron abolidos, por lo que se ha postulado que el evento de duplicación mejoró la actividad de la enzima. [ 48 ]

Los módulos suelen presentar diferentes relaciones de conectividad, como ilustran las quinesinas y los transportadores ABC . El dominio motor de la quinesina puede estar en cualquiera de los extremos de una cadena polipeptídica que incluye una región de hélice enrollada y un dominio de carga. [ 49 ] Los transportadores ABC están formados por hasta cuatro dominios que constan de dos módulos no relacionados, un casete de unión a ATP y un módulo de membrana integral, dispuestos en diversas combinaciones.

No solo se recombinan los dominios, sino que existen muchos ejemplos de un dominio insertado en otro. Las similitudes de secuencia o estructurales con otros dominios demuestran que los homólogos de los dominios insertados y parentales pueden existir de forma independiente. Un ejemplo es el de los "dedos" insertados en el dominio "palma" dentro de las polimerasas de la familia Pol I. [ 50 ] Dado que un dominio puede insertarse en otro, siempre debe haber al menos un dominio continuo en una proteína multidominio. Esta es la principal diferencia entre las definiciones de dominios estructurales y dominios evolutivos/funcionales. Un dominio evolutivo se limitará a una o dos conexiones entre dominios, mientras que los dominios estructurales pueden tener conexiones ilimitadas, dentro de un criterio dado de la existencia de un núcleo común. Varios dominios estructurales podrían asignarse a un dominio evolutivo.

Un superdominio consta de dos o más dominios conservados de origen nominalmente independiente, pero que posteriormente se heredan como una única unidad estructural/funcional. [ 51 ] Este superdominio combinado puede aparecer en diversas proteínas que no están relacionadas únicamente por duplicación génica. Un ejemplo de superdominio es el par de dominios PTP - C2 en PTEN , tensina , auxilina y la proteína de membrana TPTE2. Este superdominio se encuentra en proteínas de animales, plantas y hongos. Una característica clave del superdominio PTP-C2 es la conservación de residuos de aminoácidos en la interfaz del dominio.

Los dominios son unidades de plegado autónomas.

Plegable

Plegamiento de proteínas: el problema sin resolver  : Desde el trabajo pionero de Anfinsen a principios de la década de 1960, [ 20 ] el objetivo de comprender completamente el mecanismo por el cual un polipéptido se pliega rápidamente en su conformación nativa estable sigue siendo esquivo. Muchos estudios experimentales de plegamiento han contribuido mucho a nuestra comprensión, pero los principios que rigen el plegamiento de proteínas todavía se basan en los descubiertos en los primeros estudios de plegamiento. Anfinsen demostró que el estado nativo de una proteína es termodinámicamente estable, y que la conformación se encuentra en un mínimo global de su energía libre.

El plegamiento es una búsqueda dirigida del espacio conformacional que permite que la proteína se pliegue en una escala de tiempo biológicamente factible. La paradoja de Levinthal afirma que si una proteína de tamaño promedio explorara todas las conformaciones posibles antes de encontrar la de menor energía, todo el proceso tardaría miles de millones de años. [ 52 ] Las proteínas suelen plegarse en un lapso de entre 0,1 y 1000 segundos. Por lo tanto, el proceso de plegamiento de proteínas debe dirigirse de alguna manera a través de una vía de plegamiento específica. Es probable que las fuerzas que dirigen esta búsqueda sean una combinación de influencias locales y globales cuyos efectos se sienten en diversas etapas de la reacción. [ 53 ]

Los avances en estudios experimentales y teóricos han demostrado que el plegamiento puede verse en términos de paisajes energéticos, [ 54 ] [ 55 ] donde la cinética de plegamiento se considera como una organización progresiva de un conjunto de estructuras parcialmente plegadas a través de las cuales una proteína pasa en su camino hacia la estructura plegada. Esto se ha descrito en términos de un embudo de plegamiento , en el que una proteína desplegada tiene un gran número de estados conformacionales disponibles y hay menos estados disponibles para la proteína plegada. Un embudo implica que para el plegamiento de proteínas hay una disminución de la energía y una pérdida de entropía con el aumento de la formación de la estructura terciaria. La rugosidad local del embudo refleja trampas cinéticas, correspondientes a la acumulación de intermedios mal plegados. Una cadena de plegamiento progresa hacia energías libres intracadena más bajas al aumentar su compacidad. Las opciones conformacionales de la cadena se estrechan cada vez más hasta llegar a una estructura nativa.

Ventaja de los dominios en el plegamiento de proteínas

La organización de proteínas grandes mediante dominios estructurales representa una ventaja para el plegamiento proteico, ya que cada dominio puede plegarse individualmente, acelerando el proceso de plegamiento y reduciendo una combinación potencialmente grande de interacciones entre residuos. Además, dada la distribución aleatoria observada de residuos hidrofóbicos en las proteínas, [ 56 ] la formación de dominios parece ser la solución óptima para que una proteína grande oculte sus residuos hidrofóbicos mientras mantiene los residuos hidrofílicos en la superficie. [ 57 ] [ 58 ]

However, the role of inter-domain interactions in protein folding and in energetics of stabilisation of the native structure, probably differs for each protein. In T4 lysozyme, the influence of one domain on the other is so strong that the entire molecule is resistant to proteolytic cleavage. In this case, folding is a sequential process where the C-terminal domain is required to fold independently in an early step, and the other domain requires the presence of the folded C-terminal domain for folding and stabilisation.[59]

It has been found that the folding of an isolated domain can take place at the same rate or sometimes faster than that of the integrated domain,[60] suggesting that unfavourable interactions with the rest of the protein can occur during folding. Several arguments suggest that the slowest step in the folding of large proteins is the pairing of the folded domains.[30] This is either because the domains are not folded entirely correctly or because the small adjustments required for their interaction are energetically unfavourable,[61] such as the removal of water from the domain interface.

Domains and protein flexibility

Protein domain dynamics play a key role in a multitude of molecular recognition and signaling processes. Protein domains, connected by intrinsically disordered flexible linker domains, induce long-range allostery via protein domain dynamics. The resultant dynamic modes cannot be generally predicted from static structures of either the entire protein or individual domains.

Domain definition from structural co-ordinates

The importance of domains as structural building blocks and elements of evolution has brought about many automated methods for their identification and classification in proteins of known structure. Automatic procedures for reliable domain assignment is essential for the generation of the domain databases, especially as the number of known protein structures is increasing. Although the boundaries of a domain can be determined by visual inspection, construction of an automated method is not straightforward. Problems occur when faced with domains that are discontinuous or highly associated.[62] The fact that there is no standard definition of what a domain really is has meant that domain assignments have varied enormously, with each researcher using a unique set of criteria.[63]

Un dominio estructural es una subestructura globular compacta con más interacciones internas que con el resto de la proteína. [ 64 ] Por lo tanto, un dominio estructural puede determinarse mediante dos características visuales: su compacidad y su grado de aislamiento. [ 65 ] Las medidas de compacidad local en proteínas se han utilizado en muchos de los primeros métodos de asignación de dominios [ 66 ] [ 67 ] [ 68 ] [ 69 ] y en varios de los métodos más recientes. [ 28 ] [ 70 ] [ 71 ] [ 72 ] [ 73 ]

Métodos

Uno de los primeros algoritmos [ 66 ] utilizó un mapa de distancias Cα-Cα junto con una rutina de agrupamiento jerárquico que consideraba las proteínas como varios segmentos pequeños, de 10 residuos de longitud. Los segmentos iniciales se agruparon uno tras otro en función de las distancias entre segmentos; los segmentos con las distancias más cortas se agruparon y se consideraron como segmentos individuales a partir de entonces. El agrupamiento por pasos incluyó finalmente la proteína completa. Go [ 69 ] también explotó el hecho de que las distancias entre dominios son normalmente mayores que las distancias dentro de los dominios; todas las distancias Cα-Cα posibles se representaron como gráficos diagonales en los que había patrones distintos para hélices, hebras extendidas y combinaciones de estructuras secundarias.

El método de Sowdhamini y Blundell agrupa las estructuras secundarias de una proteína según sus distancias Cα-Cα e identifica dominios a partir del patrón en sus dendrogramas . [ 62 ] Como el procedimiento no considera la proteína como una cadena continua de aminoácidos, no hay problemas al tratar dominios discontinuos. Los nodos específicos en estos dendrogramas se identifican como grupos estructurales terciarios de la proteína, que incluyen tanto superestructuras secundarias como dominios. El algoritmo DOMAK se utiliza para crear la base de datos de dominios 3Dee. [ 71 ] Calcula un "valor de división" a partir del número de cada tipo de contacto cuando la proteína se divide arbitrariamente en dos partes. Este valor de división es grande cuando las dos partes de la estructura son distintas.

El método de Wodak y Janin [ 74 ] se basó en las áreas de interfaz calculadas entre dos segmentos de cadena escindidos repetidamente en diversas posiciones de residuos. Las áreas de interfaz se calcularon comparando las áreas de superficie de los segmentos escindidos con la de la estructura nativa. Los límites de dominio potenciales pueden identificarse en un sitio donde el área de interfaz fue mínima. Otros métodos han utilizado medidas de accesibilidad al disolvente para calcular la compacidad. [ 28 ] [ 75 ] [ 76 ]

El algoritmo PUU [ 19 ] incorpora un modelo armónico utilizado para aproximar la dinámica entre dominios. El concepto físico subyacente es que se producirán muchas interacciones rígidas dentro de cada dominio y se producirán interacciones débiles entre dominios. Este algoritmo se utiliza para definir dominios en la base de datos de dominios FSSP . [ 70 ]

Swindells (1995) desarrolló un método, DETECTIVE, para la identificación de dominios en estructuras proteicas, basado en la idea de que los dominios poseen un interior hidrofóbico. Se observaron deficiencias cuando los núcleos hidrofóbicos de diferentes dominios se extienden a través de la región de interfaz.

RigidFinder es un método novedoso para la identificación de bloques rígidos de proteínas (dominios y bucles) a partir de dos conformaciones diferentes. Los bloques rígidos se definen como aquellos en los que todas las distancias entre residuos se conservan en ambas conformaciones.

El método RIBFIND, desarrollado por Pandurangan y Topf, identifica cuerpos rígidos en estructuras proteicas mediante la agrupación espacial de elementos estructurales secundarios en proteínas. [ 77 ] Los cuerpos rígidos de RIBFIND se han utilizado para ajustar de forma flexible las estructuras proteicas a mapas de densidad de microscopía crioelectrónica . [ 78 ]

Potestio et al. [ 79 ] introdujeron un método general para identificar dominios dinámicos , es decir, regiones de proteínas que se comportan aproximadamente como unidades rígidas durante fluctuaciones estructurales. Este método, denominado PiSQRD , está disponible públicamente como servidor web [ 80 ] y permite a los usuarios subdividir de forma óptima proteínas de cadena simple o multiméricas en dominios cuasi-rígidos [ 79 ] [ 80 ] basándose en los modos colectivos de fluctuación del sistema. Por defecto, estos se calculan mediante un modelo de red elástica [81]; alternativamente , el usuario puede cargar espacios dinámicos esenciales precalculados.

Ejemplos de dominios

Dominios de función desconocida

Una gran fracción de dominios tiene una función desconocida. Un dominio de función desconocida (DUF) es un dominio proteico cuya función no está caracterizada. Estas familias se han recopilado en la base de datos Pfam utilizando el prefijo DUF seguido de un número, como por ejemplo DUF2992 y DUF1220. Actualmente existen más de 3000 familias DUF en la base de datos Pfam, lo que representa más del 20 % de las familias conocidas. [ 83 ] Sorprendentemente, el número de DUF en Pfam ha aumentado del 20 % (en 2010) al 22 % (en 2019), principalmente debido a un número creciente de nuevas secuencias genómicas . La versión 32.0 de Pfam (2019) contenía 3961 DUF. [ 84 ]         

Véase también

Referencias

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Bases de datos de dominio estructural

  • Dominios conservados en el sitio web del Centro Nacional de Biotecnología
  • 3Dee
  • CATETERISMO
  • DALI
  • Definición y asignación de dominios estructurales en proteínas en la Wayback Machine (archivado el 11 de septiembre de 2006).
  • Navegador de clanes PFAM

Bases de datos de dominios de secuencia

  • InterPro
  • Pfam en los archivos web de la Biblioteca del Congreso (archivado el 6 de mayo de 2011)
  • PROSITE
  • Dominación profesional
  • ELEGANTE
  • Base de datos de dominios conservados del NCBI
  • Biblioteca SUPERFAMILY de HMM que representan superfamilias y base de datos de anotaciones (de superfamilia y familia) para todos los organismos completamente secuenciados.

Bases de datos de dominios funcionales

  • dcGO: Una base de datos integral de ontologías centradas en dominios específicos sobre funciones, fenotipos y enfermedades.

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