Sítio de ligação e sítio ativo

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).

Figura 1 – Em marrom, resíduos formadores de um sítio de ligação. A molécula ligante é exibida em bastões.

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.

Figura 2 – Em esferas, outra forma de visualizar sítios de ligação. A molécula ligate é colorida em azul ciano.

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.

Espero que esse conteúdo seja útil! Deixe suas dúvidas e sugestões de outros conteúdos nos comentários abaixo.

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.

Publicado por OnlineBioinfo Bioinformática

Meu nome é Raquel Minardi, sou bacharel em Ciência da Computação e doutora em Bioinformática. Sou professora do Departamento de Ciência da Computação da UFMG desde 2010, membro afiliado da Academia Brasileira de Ciências (ABC), vice-coordenadora do Programa de Pós-graduação em Bioinformática da UFMG, coordenadora da rede BaBEL de Bioinformática aplicada a Biotecnologia, vice-coordenadora do comitê especial de Biologia Computacional da Sociedade Brasileira de Computação (SBC) e secretaria da diretoria regional centro-sudeste da Associação Brasileira de Bioinformática e Biologia Computacional (AB3C). Sou fascinada pela área de Bioinformática e pela possibilidade de desenvolver modelos e algoritmos para suporte a resolução de problemas tão desafiadores quanto os que envolvem a biologia e biotecnologia. Também amo ensinar e desenvolver conteúdos para ensino a distância.

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