Científics espanyols revelen el mapa dinàmic de les proteïnes

Un grup de científics de l’Institut de Recerca Biomèdica (IRB Barcelona), del Programa de Ciències de la Vida del Barcelona Supercomputing Center (BSC), i de l’Institut Nacional de Bioinformàtica (INB) ha publicat un atlas provisional del comportament dinàmic de les proteïnes a la prestigiosa revista “Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America” (PNAS). Les proteïnes determinen la forma i l’estructura de les cèl·lules i dirigeixen gairebé tots els processos vitals. Totes les proteïnes realitzen la seva funció de la mateixa manera: unint-se a altres molècules. Així, disposar d’un mapa que indica les possibilitats de moviments i encaixos és fonamental per comprendre no només com funcionen sinó també què passa quan la proteïna no fa correctament la seva funció. Una de les conseqüències més evidents sobre aquest tipus d’informació sobre la dinàmica de proteïnes és que obre enormement les possibilitats pel disseny de fàrmacs.

"En un futur proper, el bioquímic podrà racionalitzar el comportament d’una proteïna o dissenyar fàrmacs que actuen sobre ella, utilitzant no una sola estructura, sinó un ampli repertori, totes accessibles espontàniament en condiciones fisiològiques”, afirma el director del projecte Dr. Modesto Orozco

L’objectiu d’aquest important treball és definir el mapa de les propietats dinàmiques d’un grup ultra-representatiu de proteïnes. Això significa conèixer les pautes de flexibilitat bàsiques de les proteïnes i possibilita la predicció de quin és el repertori d’estructures que poden adoptar com a conseqüència de la presència de lligants o modificacions en el seu entorn. Amb això es pot anar més enllà de la visió estàtica de les proteïnes, més tradicional i senzilla, però incapaç de captar els subtils canvis de conformació que són necessaris per a la funcionalitat de les proteïnes, canvis que modulen, per exemple, la unió de les proteïnes a metabòlits o fàrmacs. Aquest primer estudi, realitzat amb un conjunt molt representatiu de proteïnes, s’engloba dins d’un altre projecte científic de major magnitud, denominat MoDel (Molecular Dynamics Extended Library), l’objectiu del qual és encara més ambiciós. “MoDel aspira a proporcionar la “quarta dimensió” de l’estructura de proteïnes, a obtenir un paisatge complet de les conformacions accessibles per a tot el proteoma al llarg del temps (és a dir, per a la xarxa global d’interacció de proteïnes en una cèl·lula). En un futur proper, el bioquímic podrà racionalitzar el comportament d’una proteïna o dissenyar fàrmacs que actuen sobre ella, utilitzant no una sola estructura, sinó un ampli repertori, totes accessibles espontàniament en condiciones fisiològiques”, afirma el director del projecte Dr. Modesto Orozco, investigador principal de grup de Modelització Molecular i Bioinformàtica de l’IRB Barcelona, director del Departament de Ciències de la Vida del BSC i Catedràtic del Departament de Bioquímica de la Universitat de Barcelona.

El projecte, finançat per Genoma Espanya (mitjançant l’Institut Nacional de Bioinformàtica), el Ministeri d’Educació i Ciència i la Generalitat de Catalunya, l’ha portat a terme un equip multidisciplinari d’uns 15 científics utilitzant de manera exhaustiva la potència de càlcul del superordinador MareNostrum, el computador més potent d’Europa i cinquè del món. Així, durant un any s’han utilitzat mig milió d’hores de càlcul i 200 processadors en paral·lel, el que equivaldria a uns 57 anys en un ordinador personal. “Pensar en aquest projecte sense MareNostrum seria simplement impossible” afirma el Prof. Orozco. Grans eines com MareNostrum estan permetent als bioinformàtics realitzar avançaments sense precedents en la comprensió dels sistemes biològics.

Referència de l’article: M.Rueda, C.Ferrer, T.Meyer, A.Pérez, J.Camps, A.Hospital, J.L.Gelpí and M.Orozco. “A consensus view of protein dynamics”. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. (2007) 104, 796-801.