Visão Geral
A comparação de estruturas de proteínas é o processo computacional de sobrepor estruturas proteicas tridimensionais para identificar regiões de dobramento e topologia semelhantes. Diferentemente do alinhamento de sequências, que opera em uma cadeia unidimensional, o alinhamento estrutural captura relações evolutivas que são frequentemente indetectáveis no nível de sequência devido à divergência. A similaridade estrutural pode persistir muito depois que a similaridade de sequência se erodiu, tornando o alinhamento estrutural uma ferramenta poderosa para detecção de homologia remota, anotação funcional e estudo da evolução de proteínas.
Métodos
Os algoritmos de alinhamento estrutural minimizam o desvio quadrático médio (RMSD) dos átomos C-alfa correspondentes após superposição ótima. DALI decompõe proteínas em fragmentos de hexapeptídeos e alinha padrões de contato semelhantes. TM-align usa uma matriz de rotação TM-score refinada iterativamente por programação dinâmica. O TM-score normaliza a qualidade do alinhamento pelo comprimento da proteína, com pontuações acima de 0,5 tipicamente indicando o mesmo dobramento. GDT_TS (pontuação total de teste de distância global) é outra métrica usada nos experimentos CASP (Avaliação Crítica de Predição de Estrutura de Proteínas).
Aplicações
A comparação de estruturas é essencial para a classificação de proteínas, bancos de dados como SCOP e CATH organizam o universo estrutural em dobramentos, superfamílias e famílias hierárquicas. Permite a transferência de anotações funcionais de proteínas caracterizadas para não caracterizadas com dobramentos semelhantes. A técnica é usada juntamente com métodos experimentais como espectroscopia NMR para validar estruturas, e fundamenta estudos de evolução da estrutura de proteínas. Os alinhamentos estruturais também guiam a interpretação dos efeitos de mutações mapeando mudanças de sequência em arcabouços tridimensionais de aminoácidos e informam a pesquisa sobre dobramento de proteínas e chaperonas identificando núcleos de dobramento conservados.
