Frustação e Enovelamento de Proteínas

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Frustação e Enovelamento de Proteínas
Bruno
Graziela - 81792
Marcel
kimberlly
Introdução
A Frustação de proteínas ou de uma molécula, ocorre quando uma das suas partes não alcança o seu mínimo de energia individual.
As proteinas são polimeros excepcionas, que aparentemente são formados por sequencia ao acaso de aminoácido
No entanto, seu dobramento,estrutura e catálise, demosntram que sua organização atomica não pode ser ao acaso
Muitas vezes, a função da proteinas que está no centro da evolução, entra em '' conflito'' com as propriedades fisicas
Introdução
 Katarina Toledo - Estudo aumenta a compreensão sobre a estrutura das proteínas. Agência Fapesb
 A frustação pode ocorrer por várias razoẽs como: um spin triângular, uma topologia proteíca complicada ou interações entre os atómos 
O conceito de frustação de proteínas, abriu caminhos para a teorias das paisagens energeticas que ajuda no entendimento dos dobramentos proteicos 
Para se dobrarem as proteínas tem que satisfazer uma série de interações e quanto menor for o grau de frustação, melhor será o dobramento
Esse dobramento é dinâmico principalmente em proteínas que realizam algum tipo de catálise, pois, sua estrutura precisa se auto-organizar durante sua atividade 
Introdução
 Funil de energia - Imagem livre
É dificl medir a energia envolvida nas interaçõe entre os átomos, principalmente, em moléculas grandes. Isso exige grande trabalho computacional
As energias podem ser calculados por aproximações robustas e baseadas em dados existentes sobre o ambiente quimico e a natureza quimica de cada interação.
Para pequenas proteínas campos de força atômica são suficentes para medir a energia de dobramento e propor modelos de dobramento.Para isso, é usado as forças efetivas médias que considera o solvente. 
Introdução
Cerca de 40% das interações das proteínas globulares são minimamente frustadas 
A energia livre de uma proteína, quando conhecida, pode ser usada para comparar a mudança de energia quando a sequência ou estrutura proteica é mudada.
o índice de frustração é dado por um score de pontuação da estrutura nativa, em relação a uma nova organização estrutural ou da sequencia proteíca
Caso um dado local de interação seja minimamente frustrado, isso nos diz, que qualquer mudança naquele local, irá desestabilizar a estrutura geral da proteína.
Introdução
 As interleucinas são citocinas envolvidas nos processos inflamatório
Ex.: foi mostrado na família Interleucina (IL). Apesar de ter tridimensional semelhante estruturas e estabilidades, a IL-1β promove a sinalização para processos inflamatório, enquanto a IL-1Ra a inibe.
- A permutação do sistema é uma maneira de estudar os efeitos da frustração
a frustração em um local é influenciada pela interação com as vizinhaças. Protéinas monomericas normalmente não suporta muitos locais de frustração, sendo assim, tem flexibilidade de conformação reduzida.
A frustração é interessante para a função biológica da proteína, uma pequena mudança na superfície pode mudar completamente a função biológica da proteína, como é o caso da interleucina.
Algumas mudanças de aminoácidos, levam a frustração de alguns locais da proteína e isso leva a um efeito de aumento entrópico, que contribui para encontrar a estrutura da proteína.
A topologia pode ser Frustrada
A frustação pode refletir na topologia das proteínas.
A conectividade dos àtomos por restrige a conformação da proteínas
A restrição em uma parte, pode dificultar o dobramento em outra e essa frustação pode ser quantificada por simulação de modelos baseados em estrutura.
Ex.: foi mostrado na família Interleucina (IL). Apesar de ter tridimensional semelhante estruturas e estabilidades, a IL-1β promove a sinalização para processos inflamatório, enquanto a IL-1Ra a inibe.
- As diferenças na paisagem podem ser atribuídas principalmente em duas voltas, que quando mutadas podem mudar as formas funcionais
Chemotaxis protein - CheYUniProtKB - P0AE67 (CHEY_ECOLI)
 A dobra semelhante à flavodoxina é uma antiga arquitetura de proteínas. As proteínas com essa dobra frequentemente se dobram em busca de suas formas funcionalmente ativas.
A permutação de sequência é uma maneira direta de investigar o efeito da frustração topológica
Nobrega et al. Analisaram efeito de permutantes circulares de CheY, uma proteína bacteriana semelhante à flavodoxina.
 O estudo mostrou que a permutação da sequencia, interferiu no dobramento da estrutura armadilha dobrável e na sua estabilidade.
o efeito da frustração energética homogênea pode causar efeitos de frustração topológica. Os efeitos de frustração energética são mais fortes nas topologias mais complexas 
A topologia pode ser Frustrada