Predição da estrutura tridimensional de proteínas utilizando o método CReF com informações de contato

Abstract

O modo como uma proteína se enovela é um problema de rápida solução na natureza. Entretanto, mapear todas as possibilidades conformacionais que uma sequência de resíduos de aminoácidos pode assumir não é uma tarefa trivial. Desta maneira, o problema da predição de estrutura apresenta diferentes métodos computacionais e soluções aproximadas. Entre esses, o CReF (Central Residue Fragment-based method). Nos últimos anos, abordagens que utilizam informações de contato entre resíduos apresentaram resultados promissores para a predição da estrutura 3D. Assim, nesta dissertação, a incorporação das informações de contato ao método CReF foi realizada. Para tanto, alterações funcionais e metodológicas foram necessárias. Adicionalmente, questões relacionadas à avaliação e a amostragem das conformações foram cruciais para que as informações de contatos pudessem ser utilizadas. Para o primeiro, um modelo de RMSDpredito baseado em um potencial atômico dependente de distância, contatos de curto, médio e longo alcance foi desenvolvido. Para o segundo, um módulo de simulação molecular baseado em simulated annealing foi acoplado. Ademais, uma função baseada nos mesmos termos do modelo de predição de RMSD foi proposta com o objetivo de mimetizar uma função de energia. Um conjunto de proteínas foi avaliado, o qual mostrou que ao se ter as informações de contato, é possível chegar em conformações de baixa energia e baixo RMSD. Assim, apresentamos uma nova versão para o método CReF com informações de contato, uma função para calcular a energia do sistema e um método de simulação molecular.

Protein folding is a problem with a quick solution in nature. However, look for all conformations that a sequence of amino acid residues can assume is not a trivial task. In this way, several predictors are trying to create solutions for protein structure prediction. One of these is the CReF (Central Residue Fragment-based method). In the last years, approaches using the inter-residue contact information had promissory results to protein structure prediction. Thus, we incorporated contact information into the CReF method. However, functionals and methodological changes were necessary. Questions about conformation evaluation and sampling were central to contact information uses were effective. In the first, we created an RMSDpredict model. It uses distance-dependent atomic potential and short, medium, and long-range inter-residue contacts. In the second, a molecular simulation module based on simulated annealing was coupling. Additionally, we proposed a function based on the same terms in the model. It behaves such as function energy. Furthermore, we simulated and evaluated a protein sample. If the inter-residue contact information is available, it is possible to find protein conformations with low energy and RMSD. Hence, we created a CReF new version with contact information, a function to calculate the energy system, and a simulation method.