¿Alguien ha estudiado las propiedades de plegamiento de cadenas de aminoácidos generadas al azar? Si es así, ¿cuáles fueron los resultados y cómo difirieron de los de las proteínas encontradas en la naturaleza?

Sí, muchos investigadores que estudian el plegamiento de proteínas y la agregación estudian secuencias peptídicas.

En lugar de generar cadenas aleatorias, se ha trabajado mucho para identificar patrones y explorar el papel de las propiedades fundamentales de una secuencia, por ejemplo, el equilibrio de hidrofobicidad e hidrofilicidad.

Algunos resultados importantes y útiles de artículos altamente citados:

1. Dobson (Principios de plegamiento de proteínas, plegamiento incorrecto y agregación) se le ocurrió una teoría, lo que sugiere que el plegamiento incorrecto de proteínas es una propiedad de todos los polipéptidos, y se puede comparar con la agregación de cualquier polímero sintético. Por lo tanto, todos los polipéptidos forman agregados ordenados / desordenados a cierta concentración / condición.

2. Hecht (proteínas de novo de bibliotecas combinatorias diseñadas) idearon patrones para doblar hélices y láminas. Si alternas entre residuos hidrófobos (H, p. Ej., Valina, leucina, isoleucina, etc.) y polares (P, p. Ej., Serina, treonina, etc.) (-HPHPHP-), una secuencia se plegará en una hoja. Si dos residuos de hidrófobo y dos de polar se alternan, la secuencia se doblará en una hélice (-HHPPHHPP-).

• Hay muchos documentos, modelos de grano grueso que demuestran este efecto de patrón de secuencia en el pliegue (Page en nih.gov)
• ¿Porque es esto importante? Estos estudios nos han ayudado a comprender el equilibrio entre las fuerzas motrices en la formación de estructuras secundarias y terciarias, y también ayudan a diseñar fármacos.

Diferencia fundamental en el plegamiento entre proteínas y péptidos aleatorios / no tan aleatorios

La diferencia fundamental entre las estructuras globulares evolucionadas y las secuencias aleatorias diseñadas es el paisaje de energía proteica / embudo plegable, o la termodinámica del sistema.

Dejame explicar:

El proceso de plegado es un mecanismo de búsqueda para encontrar la estructura energética más baja, y este proceso es muy eficiente para que las secuencias que se han seleccionado durante la evolución se plieguen en estructuras globulares, es decir, solo se muestrean ciertas conformaciones antes de alcanzar este estado energético más bajo ( es por eso que el plegamiento de proteínas se denomina cooperativo)

Por lo tanto, la energía, o energía libre, de cada proteína es una función de sus propiedades conformacionales, y esto se puede representar como un embudo (embudo plegable / paisaje de energía)

Aquí, “N” es el estado nativo, y el paisaje energético tiene forma de embudo porque el espacio conformacional disponible / accesible para la proteína plegada es limitado / reducido. En esencia, se pierde un alto grado de desorden por entalpía o energía favorable. El embudo anterior es una representación simplificada de las proteínas globulares evolucionadas.

Y lo anterior es un embudo para una secuencia diseñada. Como puede ver, hay muchos estados conformacionales más accesibles / minimas locales, y no hay necesariamente un mínimo global. Lo que esto significa es que tiene que muestrear ampliamente su sistema para obtener información útil. Además, estas conformaciones son más propensas a la agregación, ya que no son completamente estables por sí mismas.

Entonces, ¿qué hemos aprendido de estos estudios?
La complejidad del plegamiento de proteínas no puede reducirse a códigos de una letra.