Genética, energética y alostería en proteínas con núcleos y superficies aleatorias

Área de la Ciencia:

• La bioquímica
• Biología molecular
• Biología evolutiva

Sus antecedentes:

• La comprensión de la evolución de las proteínas se ve obstaculizada por la falta de datos experimentales sistemáticos.
• Las proteínas son fundamentales para la vida, y sus trayectorias evolutivas son complejas.

Objetivo del estudio:

• Para caracterizar experimentalmente las proteínas con secuencias aleatorias.
• Investigar los principios energéticos que gobiernan la estabilidad, función y evolución de las proteínas.

Principales métodos:

• Caracterización experimental de proteínas con secuencias de aminoácidos aleatorias.
• Desarrollo y aplicación de modelos de energía aditiva sencillos que incorporen acoplamientos energéticos en pares.
• Predicción de la estabilidad y unión de las proteínas a través de escalas de tiempo evolutivas.

Principales resultados:

• Un gran número de combinaciones de aminoácidos pueden formar núcleos y superficies de proteínas estables.
• Los núcleos proteicos alternativos a menudo interrumpen la función a través de efectos alostéricos indirectos.
• Los modelos de energía predicen con precisión núcleos y superficies funcionales durante mil millones de años de evolución.
• Se identificaron acoplamientos energéticos raros como limitaciones para el trasplante de núcleos entre proteínas divergentes.

Conclusiones:

• Las proteínas poseen una arquitectura energética simple.
• Allostery actúa como una restricción significativa en la evolución de la secuencia de proteínas.
• Los modelos de energía predictiva ofrecen información sobre la dinámica evolutiva de las proteínas.