RESULTADOS PARTE BIOINFORMÁTICA

CONSULTA BIBLIOGRÁFICA

1. Aminoácidos:

Además de ser la unidad básica de las proteínas, los aminoácidos pueden definirse químicamente como compuestos orgánicos (tienen carbono) que contienen las funciones acido carboxílico y amino. La unión de dos aminos es llamada dipéptido, la unión de tres es un tripéptidos y así sucesivamente hasta llegar a grupos de 50, los cuales son considerados proteínas. Para lograr dimensionar su importancia y su presencia en el cuerpo se puede, decir que estos constituyen la segunda mayor parte del peso de nuestro cuerpo, después del agua.

Los aminoácidos son únicamente 20, estos se clasifican en esenciales y no esenciales, los primeros se obtienen de alimentos y los segundos pueden ser fabricados por los organismos a partir de otras fuentes. En base a uniones de estos se forman la mayor parte del cuerpo, desde músculos hasta el pelo.

Los aminoácidos se pueden clasificar en alfa, beta, gama dependiendo de la posición del grupo amino.

http://www.quimicaorganica.org/aminoacidos-peptidos/525-aminoacidos.html

Aminoácidos Esenciales:

Histidina: Se encuentra en la hemoglobina y es esencial para el crecimiento y reparación de tejidos, producción de glóbulos rojos y blancos, eliminación metales, reduce presión arterial. .

Isoleucina: Necesaria para formación hemoglobina, regular azúcar, ayuda curación tejido muscular, piel y huesos. Leucina: promueve cicatrización tejido muscular, piel y huesos, reduce niveles de azúcar y promueve producción hormona crecimiento. Lisina: garantiza absorción calcio, mantiene equilibrio adecuado nitrógeno en adultos, ayuda formar colágeno (cartílago y tejido conectivo), producción de anticuerpos. Metionina: Ayuda en la descomposición grasas, previene acumulación grasas hígado y arterias, desintoxicar agentes nocivos, protege de radiación. Fenilalanina: produce noradrenalina (transmite señales entre células nerviosas cerebro), disminuye dolor, ayuda memoria y aprendizaje. Treonina: mantiene cantidad de proteínas, ayuda función lipotrópica del hígado, previene acumulación grasa. Triptófano: relajante natural, ayuda aliviar insomnio, reduce ansiedad y depresión, ayuda controlar migraña. Valina es necesaria para el metabolismo y la reparación de tejidos, además de regular el equilibrio del nitrógeno en el cuerpo. Alanina: Principal papel es la transferencia de nitrógeno, metabolismo de glucosa. Asimismo evita la acumulación de sustancias toxicas.

Aminoácidos no esenciales (el cuerpo los puede sintetizar)

Arginina: Aumenta flujo sanguíneo (Viagra), refuerza sistema inmune, desintoxicación hígado, entre otros. Ácido Aspártico: aumenta la resistencia, rejuvenece actividad celular, protege al hígado, facilita circulación de ciertos minerales. Cisteína: Antioxidante, protege el hígado y cerebro de los efectos dañinos del alcohol. Ácido Glutámico: Neurotransistor excitatorio sistema nerviosos central, cerebro y medula espinal. Importante metabolismo azucares y grasas. Glutamina: Construye y mantiene tejido muscular, aumenta función cerebral y mantiene equilibrio alcalino del cuerpo. Glicina: Retarda degradación muscular, almacenamiento glucógeno y liberación glucosa. Ornitina: Hormonas de crecimiento, necesario sistema inmune, desintoxicación de amoniaco y regeneración hígado. Prolina: Mejorar textura piel (producción colágeno) y ayuda con cicatrización. Serina: Necesario para metabolismo grasas y ácidos grasos, crecimiento muscular y fortalecimiento sistema inmunológico. Importante para el funcionamiento del ADN y ARN. Taurina: Fortalece musculo cardiaco, mejora vista y previene degeneración muscular. Aparte de ser vital para la utilización de algunos minerales. Tirosina: Importante en el metabolismo precursor de adrenalina y dopamina (Estado de ánimo)

http://proteinas.org.es/aminoacidos

2. Proteína:

Son cadenas de aminoácidos (Biopolímeros, macromóleculas) que expresan la información genética contenida en los ácidos nucleicos, presentes en el cuerpo con el fin de construir y reparar las células del cuerpo, además de otras funciones biológicas como transporte, defensa, entre otros. Compuestos químicamente por una cadena lineal de aminoácidos, por lo tanto está compuesto por elementos orgánicos como carbono, hidrogeno, oxigeno, entre otros elementos que forman grupos químicos con funciones y ventajas necesarias para cumplir ciertas funciones biológicas.

Se pueden clasificar en dos con base a su composición: si están únicamente compuesto por aminoácidos son llamadas holoproteinas (Proteínas simples), y en el caso contrario son llamadas heteroproteinas (Llamadas también proteínas conjugadas), estas tienen tanto aminoácidos como otras moléculas y elementos (Grupos prostéticos).

http://proteinas.org.es/que-son-las-proteinas

También pueden clasificarse según su forma en Fibrosos y globulares. Los primeros tienen una dimensión mayor que las otras significativamente, y para el segundo caso las cadenas polipeptídicas se encuentran enrolladas en sí mismas.

Por último es importante aclarar que estas son las moléculas que constituyen más del 50% de las moléculas en las células.

http://www.um.es/molecula/prot.htm

3. Ligando:

Molécula con ciertas propiedades o formas que permite ser reconocida por otra para provocar una respuesta biológica (agente pasivo, es decir transmite información para que otras moléculas actúen). Normalmente forman enlaces no covalentes reversibles, que dadas unas condiciones son liberados, transportados y llevados a puntos activos donde generan una reacción de las células para contrarrestar las condiciones anormales. La actividad generada por los ligandos va desde la apertura o cierre de un canal iónico, la síntesis de un segundo mensajero, la regulación de la acción enzimática, catalizador de una reacción, entre otros. Por ejemplo: las hormonas cumplen una función de señalización molecular, en cambio reguladores de actividad enzimática.

http://medmol.es/glosario/99/

Los ligandos se pueden clasificar con base al número de átomos y la naturaleza de la molécula dadora. Los ligandos con un menor número de átomos dadores son llamados mono-dentados, pero en este grupo también se pueden subdividir en ambidentados si tienen más de un tomo dador pero solo puede utilizar uno. Los de mayor número de átomos dadores que se pueden utilizar simultáneamente, son los polidentados. Y dentro de este grupo existe otra subdivisión en bidentados, tridentados, así en adelante.

La función de los ligandos se cumple cuando un atomo central de metal se une a una cantidad de ligandos y forman un complejo.

http://repositori.uji.es/xmlui/bitstream/handle/10234/6953/2Tema2Estructura.pdf?sequence=101

4. Estructura primaria de proteínas:

Secuencia de aminoácidos sin ramificaciones, la cual es la traducción de la información genética contenida en el ADN. La secuencia específica de los aminoácidos en esta estructura define su identidad y las propiedades y geometrías de las estructuras más complejas. Al error en la secuencia de aminoácidos se le llama mutagenico, y tiene graves efectos en la vida del organismo.

5. Estructura Secundaria de proteínas:

Son cadenas de aminoácidos como por ejemplo la a-hélice, que consiste en una cadena de aminoácidos con una forma de hélice u otra estructura tridimensional específica, que sigue una secuencia exacta de los aminoácidos. Su forma está dada por los puentes de hidrogeno (hidrogeno grupo amino y el grupo carboxilo) y la polarización de las moléculas que lo compone. Un caso

diferente es el caso de la hoja beta plegada, con una forma aplanada y extendida (mas flexible

pero no elástica).

http://www.virtual.unal.edu.co/cursos/ciencias/2000024/lecciones/cap01/01_01_13_14.html

6. Estructura terciaria de proteínas:

Está formada por cadenas secundarias y primarias que describen la conformación real de una proteína por medio de enlaces covalentes. Su forma está definida por los puentes de hidrógeno y las interacciones iónicas e hidrofóbicas entre las moléculas.

Una parte importante de las estructuras terciarias son llamadas dominios, los cuales son regiones, con una geometría esférica, compactas semiindependientes con un interior hidrofóbico y un exterior polar.

http://www.virtual.unal.edu.co/cursos/ciencias/2000024/lecciones/cap01/01_01_13_14.html

7. Estructura cuaternaria de proteínas:

Están conformadas por estructuras terciarias y se considera tienen una longitud mayor de 50000 daltons. Tiene la misma función que un complejo, aunque muchas veces estas cadenas son inactivas.

http://www.virtual.unal.edu.co/cursos/ciencias/2000024/lecciones/cap01/01_01_13_14.html

https://temasdebioquimica.wordpress.com/2008/10/01/estructura-primaria-de-las-proteinas/

8. Cristalografía de ProteínasLa cristalografía es la ciencia que investiga la estructura de los cristales, en lo que respecta a las proteínas, cuando éstas se encuentran en solución tienen mucha movilidad, y debido a la complejidad estructural que caracteriza las proteínas se trata de minimizar su movimiento intentando que formen un cristal para lo cual en primer lugar se aísla la proteína de cualquier posible contaminante, y se purifica hasta que su concentración sea suficiente para proceder a cristalizarla. Si el cristal obtenido tiene una calidad bastante buena, el siguiente paso es emplear un difractómetro de rayos X, con el cual se hace un proceso similar al de una radiografía, ya que nos permite ver el “esqueleto” de una proteína, su conformación estructural, geometría, configuración de átomos en el cristal. Luego por medio de herramientas informáticas se modela en tres dimensiones la proteína. Esto nos provee de un mayor entendimiento de las proteínas. 9. Resolución, Valor R y R Libre en cristalografía.Cuando se requiere obtener un modelo tridimensional de una proteína hay ciertos criterios para evaluar la calidad de los modelos atómicos desarrollados por investigadores, en primer lugar está la resolución de los datos cristalográficos, la unidad de medida de éste valor se reporta en angström (Å) y el criterio de un buen modelo atómico es un valor pequeño de resolución, generalmente un valor menor a 2 es un modelo confiable.10. Protein Data Bank Los investigadores que hacen estudios cristalográficos de proteínas reportan sus datos en una base de datos mundial que recopila todas las proteínas y ácidos nucleicos estudiados hasta el momento donde se encuentran toda la información relevante de éstos.11. Archivos .pdb, .mol2 La extensión .pdb se refiere a “program database”, es un formato de almacenaje de información en C++, este formato se emplea para almacenar los datos critalográficos de las proteínas y ácidos nucleicos almacenados en la protein data bank, por medio del software Chimera® es posible visualizar las proteínas a partir de archivos .pdb.La extensión .mol2 es el formato de almacenamiento de datos usado por el programa Sybyl de Certara®, el cual se emplea para modelación y simulación de moléculas y macromoléculas. 12. Docking molecularTambién llamado acoplamiento molecular, es un método para la predicción de la orientación esperada de una molécula a otra cuando se enlazan para la formación de un complejo. Por medio de simulación computacional el proceso molecular que tiene lugar, se busca obtener la conformación óptima entre una proteína y un ligando en la cual la energía libre de Gibbs sea mínima. Este proceso es de gran utilidad para el diseño de fármacos por el interés en el estudio de las interacciones de enlace entre ligandos y encimas provee información valiosa en lo referente a la activación o inhibición de una enzima.13. Energía de Enlace en Docking

La energía de enlace en el docking es el parámetro de estudio en el método de simulación del docking molecular que se busca optimizar, en el enlace ligando-proteína, cuando la energía libre de gibbs está en su valor mínimo. Las energías de enlace son una buena métrica para ubicar ligandos e una zona activa específica.

ANÁLISIS DE PROTEÍNA

La Glucosa Oxidasa es una enzima oxidoreductasa específica para la glucosa, su actividad máxima ocurre en el rango de temperatura de [20 a 45]°C y entre valores de pH de 3 a 6,5 siendo el valor óptimo para su desempeño 5,5. A temperaturas por encima de los 60°C se inactiva. (Sosa Romero & Galvis Franco, 2010)

Figura 1. Cadena A de la Glucosa Oxidasa, escala 10 Å

En la figura 1 se puede observar el modelo tridimensional de la glucosa oxidasa por medio del software Chimera®, a partir de los datos recuperados del protein data bank.

La glucosa oxidasa se puede encontrar en hongos y bacterias. La que se muestra en la figura 1 se obtuvo el microorganismo Apergillus Niger, se encuentra presente comúnmente en vegetales o frutas como un moho negro. Es un tipo de hongo que en altas concentraciones puede provocar aspergilosis pulmonar. (Méndez Tovar, 2012)

Ésta enzima para activarse necesita de un componente adicional llamado cofactor, concretamente la glucosa oxidasa necesita del Flavin-Adenin-Dinucleótido (FAD), es un tipo de cofactor de grupo prostético con activador cuya función consiste en ser un transportador de hidrógenos. (SosaRomero & Galvis Franco, 2010).

Figura2. Flavin-Adenin-Dinucleótido (FAD)

Figura 3. Estructura de la glucosa oxidasa

La figura 3 ilustra los componentes estructurales de la glucosa oxidasa como las alfa- hélices representadas por una especie de resorte de color rojo oscuro, los puentes beta representados por flechas marrones, las láminas beta representadas por flechas amarillas entre otros. También muestra la secuencia de aminoácidos que componen la enzima.

Figura 4. Secuencia de aminoácidos de la glucosa oxidasa

Como se puede apreciar en la figura 4, la glucosa oxidasa se compone de una serie de cadenas de aminoácidos representados por las letras en el esquema precedente, por ejemplo los primeros 3 aminoácidos son Serina(S), Asparagina(N) y Glicina(G).

La glucosa oxidasa tiene una amplia gama de aplicaciones, algunos de los usos de ésta son: Conservante natural presente en la miel. Diagnósticos médicos a partir de la determinación de la glucosa libre en el plasma sanguíneo mediante una reacción con peroxidasa formando peróxido que se manifiesta mediante un cambio de coloración en la solución. Partiendo del anterior proceso se han logrado manufacturar los dispositivos usados por diabéticos para medir el nivel de glucosa en la sangre en sus propios hogares. También se utiliza como aditivo por sus efectos oxidantes removiendo el oxígeno de los alimentos evitando que se tornen de color café.

Como se mencionó previamente el modelo presentado se obtuvo de protein data bank, el archivo 3QVP (Crystal structure of glucose oxidase). El método experimental por el cual se obtuvieron los datos hallados en la protein data bank fue el de difracción de rayos x. Para seleccionar la molécula usada en este análisis se evaluaron algunos criterios como la resolución de la molécula (1.2 Å), los valores de R (0,178) y R-Libre (0.188). En la figura 4 se presentan los anteriores valores además de los de la celda unitaria.

Figura 4. Detalles experimentales de la glucosa oxidasa

Por medio del software Chimera® se identificaron los disitntos ligandos que componen la molécula como se puede ver en la figura 5 y sus nombres en la tabla 1:

Figura 5. Ligandos de la glucosa oxidasa

Tabla 1. Componentes Químicos de los ligandos de la glucosa oxidasa

ReferenciasMéndez Tovar, L. J. (31 de Octubre de 2012). Aspergilosis. Obtenido de Universidad Nacional

autónoma de México: http://www.facmed.unam.mx/deptos/microbiologia/micologia/aspergilosis.html

Sosa Romero, M., & Galvis Franco, P. (2010). Caracterización de la enzima glucosa oxidasa (GOX) Libre e inmovilizada en dos soportes (alginato de sodio y agarosa) para la producción de ácido glucónico. Bogotá: Universidad Nacional Abierta y a Distancia.