7 Predizioni di struttura terziaria

Struttura terziaria e predizione

Prevedere il folding delle proteine è molto complesso, ma comunque sono stati sviluppati dei metodi che rendono possibile prevedere questo processo. Tra questi metodi si annoverano i seguenti:

• Ab initio
• De novo
• Fold recognition (riconoscimento del ripiegamento)
• Homology modeling (modellizzazione per omologia)

Metodi basati su leggi fisiche

I primi due metodi sono basati su leggi fisiche di tipo simulativo; però se il primo si basa su principi legati alle proprietà dei singoli aminoacidi, nel secondo metodo viene ricavata la forma dell’interazione tra gli aminoacidi. Le interazioni tra gli aminoacidi sono dovute alle forze di van der Waals, alle forze di idratazione (cioè piacere di essere bagnati oppure no), a forze di origine entropiche (se voglio cambiare la propensione di sistemi che preferiscono essere disordinati, vengono applicate forze entropiche), a forze elettrostatiche ecc. Quando si parla di interazione si intende, quindi, le forze che la rendono possibile. La forza è legata al lavoro, che a sua volta è legato all’energia potenziale. Quindi si può utilizzare il termine “potenziale” come sinonimo di interazione.

Metodo De Novo

Nel metodo De Novo, i potenziali di interazione vengono ricavati dalle immagini, relative alle strutture delle proteine già studiate, presenti in PDB. Se, ad esempio, vedo nel PDB che l’alanina per il 90% delle volte è vicina alla metionina, dirò che ci sarà un forte potenziale di interazione tra i due aminoacidi.

Metodo Ab Initio

Nel metodo Ab Initio, questo viene ricostruito teoricamente. In teoria dovrebbe essere possibile descrivere i potenziali di interazione. Il problema è capire quali forze intervengono. Immaginiamo una sequenza di 4 aminoacidi così disposti: calcolare e prevedere la sua struttura terziaria significa trovare quella a minore energia (Anfinsen).

Problemi di calcolo e soluzioni

Quindi si dovrebbe fare quello che aveva immaginato Levinthal: disporre gli amminoacidi in tutti i possibili modi con tutti i possibili angoli conformazionali e ogni volta bisognerebbe calcolare l’energia e, infine, selezionare le strutture a minore energia. Questo lavoro, però, non è praticabile: quanto più cresce il numero di aminoacidi, tanto più crescono le possibili conformazioni e il tempo impiegato per calcolarle. Esistono, però, delle macchine che riducono i tempi di calcolo. L’idea è di campionare lo spazio delle conformazioni in maniera casuale. Quando si trovano conformazioni con minimi di energia bassi, si selezionano queste conformazioni e si lavora su di esse (metodi di calcolo montecarlo).

Un modello per descrivere in modo semplice l’interazione tra gli aminoacidi.