Modelado de proteínas ab initio

Hablamos de protocolos ab initio cuando tratamos de modelar el plegamiento de un polipéptido solamente a partir de su secuencia y de la física (Baker & Sali, 2001). Sin embargo, los métodos de este tipo más exitosos hasta la fecha reconstruyen la estructura terciaria a base de pequeños fragmentos cortados de estructuras conocidas y seleccionados por similitud de secuencia.

El mejor ejemplo es el algoritmo Rosetta (Simons et al., 1997), implementado en el servidor web ROBETTA, que permite modelar secuencias cortas cuando no hay moldes que alineen con la secuencia problema, ni siquiera por fold recognition (ver sección 5.2). Usa fragmentos de 9 aminoácidos de longitud. En este caso podemos definir el problema tipo de esta manera:

Figura 5.8: Resumen del protocolo Rosetta, tomado de Kaufmann et al. (2010). A) Se seleccionan de una biblioteca los fragmentos con secuencias mas parecidas a los $K$-meros de la secuencia problema ($K=9$). B) Combinación de fragmentos solapantes para generar muchas conformaciones alternativas. C) Optimización de conformaciones con funciones que evalúan interacciones no locales. Copyright (2010) Biochemistry.
Image rosetta

Este tipo de algoritmos requieren tener precalculada una biblioteca de fragmentos de longitud $K$ de estructura conocida, funciones para seleccionar los mejores fragmentos para cada $K$-mero de la secuencia problema, funciones de evaluación que permitan descubrir conformaciones que se parezcan a las nativas, y muchos recursos computacionales, dado que todos estos pasos son costosos. Otro algoritmo que funciona tanto para fold recognition como para modelado ab initio es I-TASSER:

Figura 5.9: Resumen del protocolo TASSER. Figura de Wu et al. (2007), reproducida con permiso de los autores.
Image ITASSER
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Contreras-Moreira,B. (2018) Algoritmos en bioinformática estructural. doi:10.20350/digitalcsic/8544
http://www.eead.csic.es/compbio