No estudo de caso 6, testou-se o método desenvolvido na predição da estrutura 3D aproxi- mada da proteína 1UTG [61], composta por 70 resíduos de aminoácidos (código PDB: 1UTG - Figura 53 A).
A seqüência alvoK=GICPRFAHVIENLLLGTPSSYETSLKEFEPDDTMKDAGMQMKK
VLDSLPQTTRENIMKLTEKIVKSPLCM foi fragmentada em 66 fragmentossi( Apêndice E,
Tabela 36, coluna 1). Para cada fragmento alvosi, foi realizada a busca por proteínas moldes no
PDB (Apêndice E, Tabela 36, coluna 3, apresenta o número de moldes identificados para cada
fragmento alvosi). Eliminou-se os arquivos pdbs que possuem seqüências idênticas ou muito
Figura 53 – Representação do tipo Ribbon da estrutura 3D experimental e das estruturas 3D preditas da proteína 1UTG. (A) estrutura 3D experimental da proteína cujo código PDB é 1UTG; (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.
Os ângulos de torção das proteínas-molde são calculados (Apêndice E, Tabela 36, coluna 2). O Apêndice E, Tabela 36, coluna 4, 5 e 6 apresenta a porcentagem das tuplas-molde asso- ciadas 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 fragmentosisão agrupados (Apêndice J, Tabela 41). 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.
sentada por intervalos de ângulos de torção. A Figura 53B apresenta a estrutura predita a partir do meio do intervalo da conformação inicial representada por intervalos.
Figura 54 – Predição da estrutura secundária para a seqüência alvo K da proteína 1UTG (PDB ID: 1UTG).
As regiões de volta são otimizadas. A Figura 53C apresenta a estrutura 3D com menor RMSD encontrada durante a execução do algoritmo de otimização das regiões de volta. A Fi- gura 53D apresenta a estrutura 3D final predita pelo método de predição. A Tabela 28 apresenta o valor de EP e de RMSD das conformações preditas.
Tabela 28: 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 1UTG.
Estrutura predita RMSD(Å) EP(Kcal.mol−1)
B 26.23 4656.80
C 23.53 4469.70
D 23.90 4510.10
A Tabela 29 descreve a formação das estruturas secundárias. Conforme pode ser observado,
Tabela 29: Estrutura secundária das estruturas 3D preditas da proteína cujo código PDB é 1UTG. (A) estrutura 3D experimental da proteína cujo código PDB é 1UTG; (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%) 50 (71.40%) 3 (4.30%) 17 (24.30%) 70
B 0 (0.00%) 41 (58.60%) 5 (7.10%) 24 (34.30%) 70
C 0 (0.00%) 41 (58.60%) 5 (7.10%) 24 (34.30%) 70
D 0 (0.00%) 41 (58.60%) 5 (7.10%) 24 (34.30%) 70
A Tabela 30, apresenta os valores de RMSD obtidos a partir da sobreposição das regiões de estruturas secundárias regulares da estruturas 3D experimental e da estrutura 3D predita (Figura 53 D). Os valores obtidos mostram que as estruturas secundárias regulares estão bem formadas.
Tabela 30: Valor de RMSD do Cα da estrutura 3D final predita em relação à estrutura 3D expe-
rimental da proteína cujo código PDB é 1UTG nas regiões de estruturas secundárias regulares.
Intervalo de aminoácidos (i-j) RMSD Cα(Å)
4 - 14 0.70
19 - 27 1.19
32 - 46 0.55
50 - 64 1.42
Os mapas de Ramachandran da Figura 55 demonstram que os resíduos de aminoácidos das estruturas 3D (B, C e D) preditas se encontram em regiões similares às ocupadas na estrutura 3D experimental (A). A porcentagem média de resíduos de aminoácidos das estruturas 3D preditas, que ocupam as regiões mais favoráveis no mapa de Ramachandran, é de aproximadamente 81,66%. Claramente, este valor, demonstra que a estrutura secundária das estruturas 3D preditas estão bem formadas (Tabela 31).
Figura 55 – Mapas de Ramachandran da estrutura experimental e das estruturas preditas da proteína 1UTG. (A) 1UTG experimental; (B) 1UTG predita obtida a partir do meio do intervalo.
Tabela 31: Análise da localização dos resíduos de aminoácidos das estruturas 3D das confor- mações preditas para a proteína cujo código PDB é 1UTG no mapa de Ramachandran.
Estrutura Mais favorável (%) Favorável (%) Aceitável (%) Não aceitável (%)
A 96.70 3.30 0.00 0.00
B 81.00 13.80 3.40 1.70
C 82.00 16.40 1.60 0.00
D 82.00 14.80 3.30 0.00
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 56 – 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 1UTG.
Nete estudo de caso foram geradas 4.000 conformações. Por meio da análise dos resultados obtidos pela execução do método proposto verifica-se que as estruturas 3D preditas apresentam resultados não satisfatórios quanto à organização das estruturas secundárias no espaço 3D e resultados satisfatórios no que se refere a formação das estruturas secundárias do tipo héliceα.