No estudo de caso 5, realizou-se a predição da estrutura 3D aproximada da proteína cujo código PDB é 1GAB [55], composta por 53 resíduos de aminoácidos (código PDB: 1GAB - Figura 37A).
Figura 49 – Representação do tipo Ribbon da estrutura 3D experimental e das estruturas 3D preditas da proteína cujo código PDB é 1GAB. (A) estrututura 3D experimental da proteína cujo código PDB é 1GAB; (B) estrutura 3D predita, obtida a partir do centro do intervalo da conformação inicial; (C) estrutura 3D predita com menor RMSD em relação a estrutura experimental, encontrada ao longo da execução do método de predição; (D) estrutura 3D predita obtida após a otimização da região de volta. As cadeias laterais foram removidas para facilitar a visualização.
A seqüência alvoK=TIDQWLLKNAKEDAIAELKKAGITSDFYFNAINKAKTVEEVNA
LKNEILKAHA é fragmentada em 49 fragmentos-alvosi de tamanhol=5 resíduos de aminoá-
cidos (Apêndice D, Tabela 35, coluna 1). Para cada fragmento alvosi, foi realizada a busca por
proteínas-molde no PDB. O Apêndice D, Tabela 35, coluna 3 apresenta o número de moldes identificados para cada fragmento molde. Eliminou-se as proteínas cujas seqüências são idênti-
cas ou muito similares à seqüência alvoK, identificadas por: 1GAB, 2J5Y, 1GSJ, 1F6G, 1FFK,
1JQ1, 1LRP, 1MI6, 1ML5, 1PNU, 1POS, 1PQV, 1XI4, 2OCW, 4CRO.
Após obter os arquivos pdbs do PDB são calculados os ângulos de torção do aminoácido central de cada fragmento-molde (Apêndice D, Tabela 35, coluna 3). O Apêndice D, Tabela 35, coluna 4, 5 e 6 apresenta a porcentagem das tuplas-molde associadas a cada um dos três
estados conformacionais (h, b ou c). Nesta classificação, o estado conformacional de héliceα
(h) compreende os resíduos de aminoácidos nos estados "A", "a", "L", "l"e "p", o estado de folhaβ (b) compreende os resíduos de aminoácidos em estados "B"e "b"e as regiões de volta
(c) compreendem os resíduos de aminoácidos em estado "c"(seguindo o modelo de 8 estados descrito na seção 4.3.6 e baseando-se no modelo para escolha dos grupos apresentados na seção 4.3.8).
Os ângulos de torção de cada fragmentosi são agrupados (Apêndice I, Tabela 40). A partir
do valor médio e do valor de desvio padrão estimado de cada grupokidesié criado o intervalo
de variação de cada grupo. Em seguida, a partir do centro do intervalo, cada grupo é rotulado em um dos 8 estados conformacionais. A estrutura secundária é predita para a seqüência- alvoK (Figura 50). A partir do resultado da predição da estrutura secundária é construída a
conformação inicial representada na forma de intervalos. A Figura 49B apresenta a estrutura 3D obtida a partir do centro do intervalo da conformação inicial representada por intervalos de variação angular.
Figura 50 – Predição da estrutura secundária da seqüência-alvo K da proteína cujo código PDB é 1GAB. O consenso representa a estrutura secundária obtida pela análise simultânea da predição realizada pelo método MLRC, PHD e Predator.
As regiões de volta são otimizadas. A Figura 49C apresenta a estrutura 3D com menor RMSD encontrada durante a execução do algoritmo de otimização das regiões de volta. A Fi- gura 49D apresenta a estrutura 3D final predita pelo método de predição. A Tabela 24 apresenta o valor de EP e de RMSD das conformações preditas. A estrutura 3D com menor RMSD, em relação à estrutura 3D experimental, encontrada ao longo de todo o processo de otimização das regiões de volta possui um valor de RMSD = 9.56Å. A estrutura final predita pelo algoritmo apresenta um valor de RMSD = 11.91 (Figura 49D).
Tabela 24: Valor de energia potencial (Kcal.mol−1) estruturas 3D preditas e o valor de RMSD
(Å) do Cα em relação à estrutura 3D experimental da proteína cujo código PDB é 1GAB.
Estrutura predita RMSD(Å) EP(Kcal.mol−1)
B 13.57 223170.63
C 9.56 5460000000000.00
Os mapas de Ramachandran da Figura 51 (A, B, C e D) demonstram que os resíduos de aminoácidos das estruturas 3D preditas se encontram em regiões similares às ocupadas na es- trutura 3D experimental. A porcentagem média de resíduos de aminoácidos das estruturas 3D preditas, que ocupam as regiões mais favoráveis no mapa de Ramachandran, é de aproximada- mente 78,53%. Claramente, este valor, demonstra que a estrutura secundária das estruturas 3D preditas estão bem formadas (Tabela 25).
Figura 51 – Mapa de Ramachandran da estrutura 3D experimental e das estruturas 3D preditas da proteína cujo código PDB é 1GAB. (A) estrutura 3D experimental da proteína cujo código PDB é 1GAB; (B) estrutura 3D predita, obtida a partir do meio do intervalo; (C) estrutura 3D predita de menor RMSD encontrada durante a otimização da região de volta; (D) estrutura 3D predita representando o a estrutura final obtida pelo método de predição.
A Tabela 26 descreve a formação das estruturas secundárias. Conforme pode ser observado,
Tabela 25: Análise da localização dos resíduos de aminoácidos das estruturas 3D das confor- mações preditas para a proteína 1GAB no mapa de Ramachandran.
Estrutura Mais favorável (%) Favorável (%) Aceitável (%) Não aceitável (%)
A 80.00 18.00 2.00 0.00
B 78.00 12.00 8.00 2.00
C 78.00 10.00 10.00 2.00
D 79.60 10.20 6.10 4.10
Tabela 26: Estrutura secundária das estruturas 3D preditas da proteína cujo código PDB é 1GAB. (A) estrutura 3D experimental da proteína cujo código PDB é 1GAB; (B) estrutura 3D predita, obtida a partir do centro do intervalo da conformação inicial representada por in- tervalos de variação angular; (C) estrutura 3D predita de menor RMSD encontrada ao longo da execução do método de otimização da região de volta; (D) estrutura 3D predita como resultado final do método de predição.
Estrutura Folha β Hélice α Hélice α 310
Outras Total resíduos
A 0 (0.00%) 35 (66.00%) 4 (7.50%) 14 (26.40%) 53
B 0 (0.00%) 40 (75.50%) 0 (0.00%) 13 (24.50%) 53
C 0 (0.00%) 40 (75.50%) 0 (0.00%) 13 (24.50%) 53
D 0 (0.00%) 39 (73.60%) 0 (0.00%) 14 (26.40%) 53
A Tabela 27, apresenta os valores de RMSD obtidos a partir da sobreposição das regiões de estruturas secundárias regulares da estruturas 3D experimental e da estrutura 3D final pre- dita (Figura 49 D) pelo algoritmo de predição. Os valores obtidos mostram que as estruturas secundárias regulares estão bem formadas, especialmente na região 27 - 33 e na região 37 - 52.
Tabela 27: Valor de RMSD do Cα da estrutura 3D final predita em relação à estrutura 3D expe-
rimental da proteína cujo código PDB é 1GAB nas regiões de estruturas secundárias regulares.
Intervalo de aminoácidos (i-j) RMSD Cα(Å)
4 - 20 3.15
27 - 33 0.36
A Figura 56 apresenta a relação EP versus RMSD das 1.000 conformações geradas, durante a execução do algoritmo, que apresentam a menor EP. Novamente, a explosão da EP pode ter desencadeado uma série de perturbações na forma de redução dos intervalos de variação angular, fazendo com que a redução do intervalo fosse afetada.
Figura 52 – Gráfico de energia versus RMSD. Relação entre a energia potencial e RMSD das 1.000 conformações com menor RMSD geradas pelo algoritmo de predição para a proteína cujo código PDB é 1GAB.
Ao longo da execução do algoritmo de otimização das regiões de volta foram geradas 3.800 conformações (momento em que atinge o critério de parada). Por meio da análise dos resul- tados obtidos pela execução do método de predição verifica-se que as estruturas 3D preditas apresentam resultados regulares quando a organização das estruturas secundárias no espaço 3D e resultados ótimos no que se refere a formação das estruturas secundárias regulares em forma de folhaβ.