Un atlas de la homo-oligomerización de proteínas en todos los dominios de la vida

Área de la Ciencia:

• Biología estructural
• Biología computacional
• La bioinformática

Sus antecedentes:

• La estructura de las proteínas es crucial para la función celular.
• Las estructuras terciarias de proteínas están bien estudiadas, pero las estructuras cuaternarias (ensamblajes de proteínas) son en gran medida desconocidas.
• La predicción de la estructura cuaternaria de la proteína es un desafío significativo en la biología molecular.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar una estrategia escalable basada en la IA para predecir ensamblajes de proteínas homooligoméricas.
• Para analizar la prevalencia de homómeros a través de diversos proteomas.
• Proporcionar un contexto estructural para las mutaciones de enfermedades y comprender la evolución de la estructura cuaternaria.

Principales métodos:

• Utilizó AlphaFold2, un modelo de aprendizaje profundo, para predecir estructuras cuaternarias de proteínas.
• Aplicó la estrategia a cuatro proteomas que representan a las arqueas, bacterias y eucariotas.
• Estructuras predichas integradas con datos ómicos y validación experimental.

Principales resultados:

• Se predijo que ~ 45% de los proteomas arqueos y bacterianos y ~ 20% de los proteomas eucariotas forman homómeros.
• Recapituló con éxito los complejos conocidos de megadaltón e identificó cientos de nuevos tipos de homo-oligómero.
• La validación experimental confirmó tres estructuras homooligómicas previstas.
• Descubrió que la mayoría de los complejos proteicos conocidos son simétricos.
• Regiones en espiral identificadas como impulsores clave de la evolución de la estructura cuaternaria en los humanos.

Conclusiones:

• La estrategia de IA desarrollada predice efectivamente ensamblajes homooligómricos en diferentes organismos.
• Los hallazgos revelan la naturaleza generalizada de la homomerización de proteínas y su importancia en la organización celular.
• Las estructuras predichas sirven como un recurso valioso para comprender la función de las proteínas, los mecanismos de las enfermedades y los procesos evolutivos.