Peppytide

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Los modelos físicos disponibles de pequeñas moléculas y biomoléculas son ayudas educativas y herramientas de investigación importantes para ilustrar la magnitud y la complejidad de las cadenas polipéptidos (proteínas) pero sus diseños no flexibles no demuestran con precisión la dinámica del proceso de plegamiento de las proteínas. Los últimos avances técnicos en la impresión 3D y electrónicos, permiten ir más allá en el diseño de modelos físicos de biomoléculas: Hacerlo más conformacionalmente dinámicos. Investigadores del Berkeley Lab: Promita Chakraborty y Ronald Zuckermann han diseñado y creado un nuevo modelo físico mecánicamente flexible, interactivo, a escala de cadenas de polipéptidos (proteínas), Peppytide.

Peppytide enrollado en una hélice alfa (derecha) comparado con su homólogo molecular, una cremallera de leucina (izquierda), y una representación por ordenador del peppytide (centro).

Este modelo simula con precisión los mecanismos de plegado de proteínas funcionales. Reproduce con exactitud los grados de libertad rotacionales en un esqueleto peptídico, longitudes y angulos de enlace y las interacciones de corto y largo alcance (no enlazantes) entre los aminoácidos. Permitiendo así, que la cadena se doble fácilmente en estructuras secundarias estables (hélice α, lámina β, giros β) por lo que ofrece una oportunidad única de explorar la topología del gráfico de Ramachandran con las propias manos.

Cuatro átomos de las unidades amida y un enlace de hidrógeno

El modelo se construye fácilmente y consiste en subunidades moleculares impresas en 3D que se unen con una serie de imanes y tornillos colocados con precisión. Una vez construída, la cadena polipeptídica reproduce fielmente el tamaño, la forma y la flexibilidad de las proteínas. Cuando se dobla cuidadosamente en las estructuras secundarias, el modelo se bloquea en todos los imanes y se vuelve rígido (video: “Peppyide plegado y desplegado: hélice α y lámina β”) . En el siguiente enlace se explica paso a paso cómo se hace este modelo: “MAKE Magazine online tutorial”.

Peppytide promete ser una tremenda ayuda educativa en la comprensión intuitiva del plegamiento de la cadena como la base para la estructura macromolécular. Por otra parte, este modelo físico puede servir de base para vincular modelos biomacromoléculares tangibles directamente a la amplia gama de herramientas computacionales existentes para proporcionar una interfase hombre-máquina mejorada e interactiva.

Osteocalcina de pez (Cadena A), una proteína ósea con 45 aminoácidos; La cadena lateral de color azul indica N-term (Izquierda). Representación de la estructura de la proteína, el verde indica el loop, y el rojo  la hélice alfa (Derecha)

Fuentes:

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