Visión General
La comparación de estructuras de proteínas es el proceso computacional de superponer estructuras de proteínas tridimensionales para identificar regiones de pliegue y topología similares. A diferencia del alineamiento de secuencias, que opera sobre una cadena unidimensional, el alineamiento estructural captura relaciones evolutivas que a menudo son indetectables a nivel de secuencia debido a la divergencia. La similitud estructural puede persistir mucho después de que la similitud de secuencia se haya erosionado, lo que hace del alineamiento estructural una herramienta poderosa para la detección de homología remota, la anotación funcional y el estudio de la evolución de proteínas.
Métodos
Los algoritmos de alineamiento estructural minimizan la desviación cuadrática media (RMSD) de los átomos C-alfa correspondientes después de una superposición óptima. DALI descompone las proteínas en fragmentos de hexapéptidos y alinea patrones de contacto similares. TM-align utiliza una matriz de rotación de TM-score refinada iterativamente mediante programación dinámica. El TM-score normaliza la calidad del alineamiento por la longitud de la proteína, con puntuaciones superiores a 0,5 que indican típicamente el mismo pliegue. GDT_TS (puntuación total de prueba de distancia global) es otra métrica utilizada en los experimentos CASP (Evaluación Crítica de Predicción de Estructura de Proteínas).
Aplicaciones
La comparación de estructuras es esencial para la clasificación de proteínas, bases de datos como SCOP y CATH organizan el universo estructural en pliegues, superfamilias y familias jerárquicas. Permite la transferencia de anotaciones funcionales de proteínas caracterizadas a no caracterizadas con pliegues similares. La técnica se utiliza junto con métodos experimentales como la espectroscopia NMR para validar estructuras, y sustenta estudios de evolución de la estructura de proteínas. Los alineamientos estructurales también guían la interpretación de los efectos de las mutaciones mapeando cambios de secuencia en marcos tridimensionales de aminoácidos e informan la investigación sobre plegamiento de proteínas y chaperonas identificando núcleos de plegamiento conservados.
