EJERCICIO 5

Desarrollar una función biotools  (que denominaremos writePDB) que permita reconstruir una línea de texto con el formato correcto de una línea ATOM de un PDB. Emplear esta función para escribir un programa que genere un fichero PDB, a partir de una estructura TPDB previamente importada, que contenga solamente los carbonos alfa de la proteína. Comprobar que el fichero *.pdb creado puede ser visualizado con RASMOL (u otro visor equivalente) y crear a partir de él una imagen GIF del esqueleto covalente de la proteína en modo spacefill , coloreada según sus factores de temperatura. Identificar, sobre esta imagen, los residuos más desordenados de la proteína y elaborar finalmente un breve informe sobre su localización en la estructura.

Las líneas ATOM en los ficheros .pdb tienen un formato concreto y un encolumnado rígido que hay que tener en cuenta para que puedan ser reconocidos por otros programas. Para este ejercicio he creado una aplicación denominada ‘ww’ compuesta por 2 TMemos, de forma que el primero me abra mi proteína en formato PDB y el segundo me devuelva las líneas de texto con la construcción correcta de este formato de todos los carbonos alfa de mi proteína. Además, hay un tercer botón que me va a permitir guardar este texto creado, de forma que podré comprobar que el encolumnado es el deseado y que el fichero puede ser visualizado en RasMol u otros visores de proteínas.

Para ello, he creado además una función en biotools denominada ‘WritePDB’:

que aceptará átomos de tipo TAtom y me devolverá un string con las distintas líneas de átomo. Para crear esta función me he ayudado de una plantilla que me decía los encolumnados de este formato. He usado, además, las funciones:

-     Padright y padleft, para pegar el texto dentro de las casillas asignadas a la derecha o a la izquierda.

-     Inttostr, ya que al estar creando una cadena de salida necesito que todos los componentes que sume sean de tipo string (también se aceptan caracteres).

Por otro lado, como el ejercicio me exige que tenga en cuenta el factor temperatura, en la definición de TAtom he añadido un parámetro ftemp de tipo real.

A continuación, en la Fig.1 encontramos una captura de pantalla de lo que me devuelve el programa 'ww' a partir de la estructura 1r42.pdb de la proteína ACE2. Observamos todos los carbonos alfa con el mismo encolumnado que en el formato incial. 

Fig. 1. Programa 'ww' al cargar 1r42.pdb.

A continuación vamos a visualizar la proteína ACE2 a partir del formato creado que se muestra en la Fig. 1 en el visor RasMol y estudiaremos la localización de los distintos factores temperatura. Cabe mencionar que el visor solo acepta archivos en formato PDB, por lo que el hecho de que reconozca la proteína nos servirá como forma de cerciorarnos de que el encolumnado es el correcto. 

El factor temperatura nos permite conocer la flexibilidad de los átomos, ya que describe cómo se desplazan estos respecto de su valor medio. Altos factores de temperatura suelen indicar altos valores de flexibilidad y por tanto mayor capacidad de movimiento, y lo contrario ocurre con pequeños valores de este factor. 

Las proteínas, para llevar a cabo sus funciones, suelen interaccionar con otras moléculas o proteínas, para lo que necesitan esta flexibilidad y capacidad de movimiento. Normalmente, las zonas de alta interacción se encuentran en lugares con altos factores de temperatura.

En RasMol los altos valores de temperatura y, por tanto, átomos con alta flexibilidad, se van a colorear de rojo, y bajos valores de azul, incluyendo entre ambos el resto de la gama de colores en gradiente. 

Fig. 2. Visualización del archivo 1r42_writePDB.pdb creado con 'WritePDB' en RasMol en modo Spacefill y coloreada según los factores temperatura.

De la Fig. 2. cabe destacar que la flexibilidad en toda ella es relativamente homogénea, sin valores ni muy altos ni muy bajos. Hay una zona con valores algo más altos en la parte superior, donde se encuentra el dominio homólogo a la familia colectrina, pero como ya se mencionó, sus funciones están aún por conocer. Por otro lado, las membranas celulares con estructuras flexibles y maleables que han de adaptarse a las necesidades de la célula, por lo que es coherente que ACE2 (proteína transmembrana) tenga esos factores de temperatura observados.