Evaluación Funcional de Redes Biológicas para la Predicción de la Estructura de las Proteínas

Programa: Ciencia Informática

Evaluación Funcional de Redes Biológicas para laPredicción de la Estructura de las Proteínas

• Qué es una proteína?

H R O | | |H-N-C-C-OH | | | H H H

N

= H R O H R O | | | | | |H-N-C-C-N-C-C-… | | | | | H H H



• Qué es una proteína? Representaciones tradicionales

7TAA PDB

http://www.rcsb.org/pdb/explore/images.do?structureId=7TAA



• Axioma: No existen dos seres vivos idénticos

-Consecuencia: La estructura molecular de los seres vivos es distinta entre individuos.

-Como demostrarlo?

Modelo de estudio: Estructura de proteínas (~83,000 estructuras, 2,800 plegamientos)



• Observación: No existen 2 proteínas que realicen la misma función en un organismo, si éstas no son idénticas.

-Mapeo de los aminoácidos críticos para la función de las proteínas a partir de la estructura 3D.

-Evaluación de distintas formas de construcción de redes a partir de la estructura 3D de las proteínas de gráficas y diversas medidas de centralidad

Closeness centrality (BMC Bioinformatics 2005, 6:213)y Betweeness (trabajo en preparación)



• Closeness Centrality: todo en uno.



• Betweeness: todos pero en partes.

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1

Sensibilidad

Especificidad

TEM1HIV-1PHIV-1P* >10T4L*T4L



• Betweeness: Confórmeros funcionales

Sensitivity DN

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45Conformer

Sensitivity

HIV complexHIV No complex



• Predicción de la estructura de proteínas

Red AA críticos



• Predicción de la estructura de proteínas (NIM)

-Correlacionar los residuos conservados con los centrales observados en modelos

-CASP6: Los modelos generados estuvieron a 2.0 A de la estructura experimental

ASDFRGWENMVCLKPY

A F M Y

http://www.ifc.unam.mx/nim/



• Predicción de la estructura de las proteínas: UniGraph

-Conjetura: Las redes derivadas de la estructura de las proteínas poseen conjuntos únicos de aa centrales.

- Aproximaciones: NIM, UniGraph.



• Propiedades topológicas de las gráficas derivadas de la estructura 3D de las proteínas

-1000

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

0 200 400 600 800 1000 1200

Tamaño

Orden




0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0 200 400 600 800 1000 1200Tamaño

Coeficiente de Agrupamiento




Graph Size vs Total Vol/Surf per node

0

500000

1000000

1500000

2000000

2500000

0 200 400 600 800 1000 1200Protein length

Total Volumen/Surface

Total VolumenTotal SurfaceLineal (Total Volumen)Lineal (Total Surface)




Length fractions distribution

0

100

200

300

400

500

600

700

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2Protein length fraction

count

CountLineal (Count)Polinómica (Count)



• UniGraph

- Evaluación en CASP7 (Mayo-Agosto 2006)

- Generación de grafos tipo estructura 3D de proteínas

-Planteamiento de ecuaciones diferenciales para la combinatoria de plegamientos observados.

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