Secuencias proteicas cortas y sus estructuras secundarias: análisis informático e inferencia biólogica (2013)
La vida como se conoce, no se podría concebir sin las funciones proteicas, que dependen de una estructura tridimensional particular para ser funcionales. La estructura a su vez, depende esencialmente de la secuencia de aminoácidos. Con esto, comprender la vida implica entonces comprender la forma como la secuencia proteica determina la estructura, y a su vez, la función. El conocimiento sobre estructura y función de proteínas es fundamental en las ciencias de la vida, y da origen a campos nuevos como Ingeniería de Proteínas y Nanotecnología Biológica, industrialmente prometedores. La determinación experimental de la estructura es costosa en tiempo, dinero, infraestructura y recurso humano. Con los proyectos genoma y la gran cantidad de información que éstos producen, hay una creciente brecha entre la aparición de secuencias y el conocimiento de la estructura y función proteicas. Los esfuerzos se dirigen entonces a dilucidar computacionalmente la estructura y función proteicas, desde de la secuencia de sus aminoácidos. En este trabajo analizamos datos experimentales de estructuras proteicas enfocándonos en aminoácidos individuales y tripletas de ellos, y su aparición en las estructuras secundarias de las proteínas almacenadas en el Banco de Datos de Estructuras de Proteínas (PDB). A partir de las frecuencias de aminoácidos y tripletas, y de su aparición en estructuras secundarias, se dedujo información en términos de la composición de aminoácidos, estructura secundaria de diferentes grupos de proteínas, su estabilidad estructural y su tendencia a adquirir ó no, otra estructura secundaria, con lo que se identifican combinaciones de residuos que le confieren particularidades estructurales a una proteína, para ser usadas en el rediseño de proteínas. Por otro lado, se reconstruyeron computacionalmente, Proteínas Morfogenéticas de Hueso (BMPs) y enzimas Beta-Lactamasas ancestrales, que luego se resucitaron en el laboratorio. Las Beta-Lactamasas ancestrales se caracterizaron en términos de su actividad enzimática y estabilidad térmica, encontrando que las enzimas reconstruidas presentan mayor promiscuidad de sustrato y mayor termoestabilidad, que sus equivalentes actuales. Las BMPs ancestrales recosntruidas muestran hasta el momento, mayor actividad en la regeneración ósea en cultivo y en huesos de animales pequeños, y se perfilan como candidatas para su uso en cirugías ortopédicas y maxilofaciales.