Proteínas globulares desempenham funções bastante diversificadas e sofisticadas como catálise de reações químicas, transporte de moléculas, sinalização, defesa, regulação. Para tal, uma das funções necessárias é a habilidade de formar sítios de ligação e sítios ativos (Kessel e Ben-Tal, 2018).
Essa habilidade consiste em se enovelar tomando uma estrutura tridimensional globular que traz para perto no espaço 3D resíduos afastados na sequência (ver Figura 1) compondo uma cavidade ou fresta que acomoda o ligante.
Sabe-se que as proteínas costumam interagir com seus ligantes de forma bastante específica devido a complementaridade geométrica e química.
Essa complementariedade é verificada no sítio de ligação que tem o formado adequado para receber e acomodar o ligante formando com ele diversas interações não covalentes, tais como ligações de hidrogênio, van der Waals, pontes salinas, empilhamentos aromáticos.
Dessa forma, o sítio de ligação (Figura 2) é uma região na superfície da proteína que acomoda o ligante. Já o sítio ativo é normalmente parte de um sítio de ligação e é uma combinação de resíduos de aminoácidos que é diretamente envolvida na reação de catálise enzimática. Por exemplo, uma enzima do tipo serino-protease tem um sítio ativo formado pela tríade catalítica que são resíduos de Serina, Histidina e Aspartato.
Quando se tem conhecimento de estruturas experimentais (ou modeladas) do complexo proteína-ligante, é possível calcular o sítio de ligação usando um limiar de distância, por exemplo 5 Angstroms, entre os resíduos da proteína e os átomos do ligante. Quando não se tem, é possível inferir sítios de ligação olhando a conservação de resíduos de cavidades (de Melo-Minardi, et al., 2010). Cavidades maiores e com mais resíduos conservados tem uma tendência a serem funcionais.
No vídeo abaixo, fazemos um exercício prático de programação em Python em que recebemos como entradas um complexo em formato PDB (Protein Data Bank) e um limiar de distância e calculamos o sítio. É um exercício de programação interessante mas o mesmo processo pode ser realizado de forma bem simples com um único comando no PyMOL ou outros softwares de visualização e análise visual de estruturas de proteínas.
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Referências
Kessel, Amit, and Nir Ben-Tal. Introduction to proteins: structure, function, and motion. Chapman and Hall/CRC, 2018.
de Melo-Minardi, Raquel C., Karine Bastard, and François Artiguenave. “Identification of subfamily-specific sites based on active sites modeling and clustering.” Bioinformatics 26.24 (2010): 3075-3082.
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