La agregación de proteínas ha pasado de ser prácticamente una curiosidad biofísica sin mayor interés a uno de los campos más activos de la investigación, especialmente desde que se dilucidó como el causante de diversas enfermedades en humanos. La agregación en las proteínas viene determinada en primer lugar por su secuencia aminoacídica, que es quién delimita las posibles interacciones entre sus aminoácidos. Diferentes factores modulan esta propensión intrínseca a agregar. A menudo las proteínas adquieren un plegamiento nativo que es energéticamente más estable y que usualmente esconde regiones propensas a agregar, y de este modo se previene una oligomerización no funcional. No todas las proteínas requieren un plegamiento con una estructura tridimensional definida; sino que las proteínas intrínsecamente desordenadas son un grupo de polipéptidos sin una arquitectura espacial definida, con lo que tienen una significativamente mayor exposición al solvente; hecho que incrementa su riesgo de formar contactos aberrantes. Un caso especial de proteínas desordenadas o con regiones desestructuradas son los priones y las proteínas de tipo prion. Estas proteínas se caracterizan por tener regiones de una baja complejidad con regiones con propensión críptica a agregar, que son capaces de automodelar una conformación aberrante que se acopla en forma de agregados._x000D_ _x000D_ La bioinformática ha asistido en el estudio de estos diferentes grupos de proteínas y de los diferentes niveles estructurales que adoptan, dotándonos de un conjunto de herramientas en forma de algoritmos para modelar sus comportamientos en procesos fisiopatológicos. Estos modelos computacionales fueron diseñados utilizando el conocimiento del cual se contaba en su momento. Pero el rápido incremento en la comprensión de los fenómenos que dirigen los procesos como la agregación proteica hacen imperativo una continua revisión y mejora en el desarrollo de estos programas._x000D_ _x000D_ La presente tesis presenta un análisis bioinformático de los fenómenos detrás de la compactación de proteínas desde múltiples ángulos. Analizando la agregación de proteínas desde su estado nativo, propondremos mejoras en la funcionalidad y la facilidad de uso de uno de los programas de predicción de referencia. Asimismo, se analizará el efecto del pH (como un primer intento de integrar la situación en la que se encuentra la proteína en los cálculos) en los procesos de agregación y de plegamiento condicional en proteínas intrínsecamente desordenadas. Los resultados obtenidos serán utilizados para construir servidores web de carácter abierto, pensados como soluciones efectivas a la vez que económicas para múltiples líneas de investigación. A su vez, el fenómeno detrás de la conversión priónica o de tipo prion será analizada para entender los determinantes que lo regulan y el rol funcional de las proteínas que se someten a dicha transición; un aspecto muchas veces eclipsado por su asociación con enfermedades neurológicas. _x000D_ _x000D_ En general, el trabajo presentado en esta tesis intenta comprender los determinantes inter e intramoleculares que rigen la compactación de las proteínas, tanto en condiciones nativas como cambiantes, y de esta manera entender el papel de dicho proceso tanto en condiciones fisiológicas como cuando deriva en una enfermedad.
Bioinformatic analysis on the determinants of protein aggregation and conformational conversion
Iglesias Mas, J. V. (Autor/a). 25 mar 2021
Tesis doctoral