Barril TIM
Pliegue de proteína
Barril TIM de tipo aldolasa
Vista superior de un barril de triosa fosfato isomerasa (TIM) ( PDB : 8TIM ), coloreado de azul ( extremo N ) a rojo (extremo C).
Identificadores
SímboloAldolasa_TIM
Clan PfamCL0036
ECOD2002.1.1
InterprofesionalIPR013785
CATÉTERO8tim
SCOP28tim / ALCANCE / SUPFAM

El barril TIM (triosa-fosfato isomerasa), también conocido como barril alfa/beta , [1] : 252  es un pliegue proteico conservado que consta de ocho hélices alfa (α-hélices) y ocho cadenas beta paralelas (β-cadenas) que se alternan a lo largo de la cadena principal del péptido . [2] La estructura recibe su nombre de la triosa-fosfato isomerasa , una enzima metabólica conservada . [3] Los barriles TIM son omnipresentes, y aproximadamente el 10% de todas las enzimas adoptan este pliegue. [4] Además, cinco de las siete clases de enzimas de la comisión enzimática (EC) incluyen proteínas de barril TIM. [5] [6] El pliegue de barril TIM es evolutivamente antiguo , y muchos de sus miembros poseen poca similitud en la actualidad, [7] en cambio, caen dentro de la zona crepuscular de similitud de secuencia . [8] [9]

El barril beta interno (barril β) en muchos casos está estabilizado por intrincadas redes de puentes salinos . [10] Los bucles en los extremos C-terminales del barril β son responsables de la actividad catalítica [11] [12] mientras que los bucles del extremo N-terminal son importantes para la estabilidad de los barriles TIM. Se pueden insertar inserciones estructurales que van desde bucles extendidos hasta dominios proteicos independientes en lugar de estos bucles o en los extremos N-terminal/C-terminal. Los barriles TIM parecen haber evolucionado a través de eventos de duplicación genética y fusión de dominios de proteínas de medio barril, [13] con una mayoría de barriles TIM originándose a partir de un ancestro común . Esto llevó a que muchos barriles TIM poseyeran simetrías internas. [14] Otros eventos de duplicación genética de este barril TIM ancestral llevaron a enzimas divergentes que poseen la diversidad funcional observada hoy. Los barriles TIM también han sido un objetivo de larga data para los diseñadores de proteínas . Los diseños de barriles TIM exitosos incluyen fusiones de dominios de proteínas existentes y diseños de novo . Los experimentos de fusión de dominios han dado como resultado muchos diseños exitosos, [15] [16] [17] [18] [19] [ 20 ] [21] mientras que los diseños de novo solo dieron resultados exitosos después de 28 años de desarrollo incremental. [22]

Estructura

Triosa-fosfato isomerasa (TIM) aislada de músculos de pollo ( PDB : 1TIM ​), la enzima arquetípica del barril TIM. (A) Representación en caricatura de la estructura del barril TIM. Las hélices α son de color verde azulado, las hebras β son de color naranja y los bucles son de color verde. Nótese que los extremos C-terminales de las hebras β están representados con puntas de flecha. (B) Las regiones del núcleo y del poro están resaltadas. Los residuos de aminoácidos que pertenecen al poro están coloreados en azul. Los residuos de aminoácidos que pertenecen al núcleo están coloreados en naranja. Nótese que el barril TIM está representado en una vista de arriba hacia abajo , donde los extremos C-terminales del barril β apuntan hacia el lector.
Topología de barril TIM. Las hélices α son de color verde azulado, los bucles son de color verde y las cadenas β están coloreadas en dos tonos de naranja. Los tonos más claros indican residuos que apuntan hacia adentro , hacia el poro del barril. Los tonos más oscuros indican residuos que apuntan hacia afuera , hacia el núcleo del barril. Las líneas cian representan un ejemplo de red de enlaces de hidrógeno de barril β de la estructura principal. Tenga en cuenta que las redes de enlaces de hidrógeno de cadena lateral no se representan aquí. Los residuos del barril β interior (residuos del poro) muestran una simetría geométrica cuádruple, a pesar de emerger de un barril β de 8 cadenas. Esta simetría se ilustra como dos "capas" de ejemplo en rojo y azul. Cada capa contiene 4 residuos que apuntan hacia el poro y se encuentran en el mismo plano perpendicular al eje del barril. El número de cizallamiento para los barriles TIM es siempre 8 y se ilustra en magenta. Algunos barriles TIM adoptan naturalmente, o están diseñados para adoptar, una simetría doble o cuádruple. También se destacan ejemplos de unidades asimétricas. Esta figura ha sido adaptada con permiso de trabajos publicados anteriormente. [23]

Topología

El barril TIM recibe su nombre de la enzima triosa-fosfato isomerasa (TIM), que fue la primera proteína que poseía el pliegue para ser cristalizada . [3] Los barriles TIM contienen 200-250 residuos de aminoácidos, [2] plegados en 8 hélices alfa (hélices α) y 8 cadenas beta (cadenas β). Las cadenas β están dispuestas en un barril beta paralelo (barril β), y están rodeadas por las 8 hélices α. La propiedad definitoria de los barriles β TIM es que siempre poseen un número de cizallamiento de 8. [2] El número de cizallamiento se determina eligiendo un residuo x en la cadena β-1, y moviéndose a lo largo del barril β, en una dirección perpendicular a la dirección de las cadenas, hasta que se alcanza el residuo y en la cadena β-1 original. El número de residuos entre las posiciones inicial y final (|y−x|) es el número de cizallamiento. [24] Dado que el número de hebras es igual al número de cizallamiento, las cadenas laterales apuntan alternativamente hacia el poro y el núcleo, lo que da una simetría cuádruple. Las hélices α rodean y encierran por completo el barril β interno. Los bucles cortos suelen conectar las estructuras secundarias α y β, formando una topología de repetición (βα) 8. En algunos casos, se pueden insertar estructuras que van desde bucles extendidos hasta dominios independientes en lugar de estos bucles, o se pueden unir a los terminales N/C. Todas las enzimas de barril TIM poseen sitios catalíticos en el extremo C-terminal del barril β, [25] y las inserciones estructurales presentes cerca de este extremo pueden ayudar en la actividad catalítica.

Regiones del núcleo y de los poros

Los barriles TIM contienen dos regiones enterradas distintas , donde los residuos de aminoácidos están completamente envueltos por sus vecinos y carecen de acceso al solvente. El término "poro" es un nombre inapropiado, ya que no existen canales de solvente dentro de esta región. La región central consta de todos los residuos que constituyen la interfaz α-β y se encuentra fuera del barril β central. La región del poro consta de todos los residuos del barril β interior, que están rodeados y encerrados por la estructura principal del barril β.

Debido a la naturaleza plisada de las cadenas β, los residuos alternos a lo largo de una cadena se dividen casi uniformemente entre el poro (53%) y el núcleo (47%). En el caso de los barriles β, el 95% de los residuos de su núcleo están enterrados. Solo el 11% de sus residuos de núcleo son polares , poseen afinidad por el agua y poseen la capacidad de formar enlaces de hidrógeno o puentes salinos. [10] De manera similar, el 84% de los residuos de los poros de las cadenas β están enterrados. Sin embargo, el 42% de sus residuos de poros son polares. Estos residuos forman intrincadas redes de puentes salinos para compensar su falta de accesibilidad al solvente.

Elementos estabilizadores del cañón TIM

Ejemplo de red de puentes salinos en la 2-desoxirribosa-5-fosfato aldolasa ( PDB : 1P1X ). Las interacciones se muestran como líneas discontinuas de color cian. Los residuos polares están coloreados en verde. Aquí se muestran los aminoácidos polares aspartato (D), glutamato (E), lisina (K) y arginina (R).

Se cree que los puentes salinos dentro de los poros del barril TIM contribuyen a la estabilidad general del pliegue. Un ejemplo de una gran red de puentes salinos se puede encontrar en la 2-desoxirribosa-5-fosfato aldolasa . Se descubrió que esta red se conservaba en toda la familia de aldolasas de clase I.

La razón exacta de la sobrerrepresentación de residuos polares y puentes salinos dentro del poro sigue sin estar clara. Un estudio propone que mejoran la plegabilidad en lugar de la estabilidad termodinámica de los barriles TIM. Durante el proceso de plegamiento , los residuos del poro interno en las cadenas β estarían expuestos al agua. Los módulos βαβα parcialmente plegados, llamados foldones, se estabilizarían energéticamente mediante residuos de poros polares durante esta etapa de plegamiento.

En otro estudio que involucraba a la proteína barril TIM de la sintetasa de fosfato de indol-3-glicerol de S. solfataricus , se descubrió que un módulo βαβαβ conservado era una plantilla de plegamiento esencial, que guiaba el plegamiento de otras estructuras secundarias. El cierre del barril β solo se produjo al final del proceso de plegamiento. En este caso, sin embargo, los autores atribuyeron la estabilidad del foldón a los aminoácidos alifáticos ramificados (valina, leucina e isoleucina).

Otro elemento estabilizador en los barriles TIM es la pinza de horquilla beta . Los donantes de enlaces de hidrógeno de la cadena lateral en los extremos N de las cadenas β pares a menudo forman enlaces de hidrógeno con los hidrógenos de amida de la cadena principal en las cadenas β impares precedentes. Estas pinzas (o análogos de puentes de cadena lateral hidrofóbicos) se conservan en 3 ortólogos del barril TIM de la indol-3-glicerolfosfato sintasa de los reinos bacteriano y arqueológico, lo que implica que surgieron en su último ancestro común y se han conservado durante más de mil millones de años.

Insertos estructurales

Ejemplos de insertos estructurales en las regiones de barril de TIM y N/C-terminal. (A) La orotidina 5'-monofosfato descarboxilasa de Bacillus subtilis ( PDB : 1DBT ). La orotidina 5'-monofosfato está coloreada de verde. Los insertos α-helicoidales están coloreados de verde azulado. El residuo catalítico de arginina (R215) se muestra como barras. (B) Isomerasa de biosíntesis de histidina/triptófano bifuncional de Mycobacterium tuberculosis (PriA) ( PDB : 2Y85 ). CdRP, el producto de la reacción TrpF, está coloreado de verde. Las estructuras intercambiables de cadena β/bucle están coloreadas de naranja. (C) Dihidroorotato deshidrogenasa A de Lactococcus lactis (DHODA) ( PDB : 2DOR ). Las cadenas β que forman una lámina están coloreadas de naranja. Los bucles extendidos están coloreados de verde. La cavidad formada por estas estructuras se muestra como una malla azul. El orotato del producto es de color magenta. El cofactor FMN es de color rosa. (D) Trimetilamina deshidrogenasa de Methylophilus methylotrophus ( PDB : 2TMD ). [26] El dominio de plegamiento de Rossmann está coloreado de acuerdo con los elementos estructurales secundarios. El cofactor FMN es de color magenta. El [4Fe-4S] + es de color rojo. Nótese que el sustrato/producto no se cristalizaron.

Las regiones N/C-terminal y de bucle de las proteínas de barril TIM son capaces de albergar insertos estructurales que van desde motivos estructurales secundarios simples hasta dominios completos . Estos dominios ayudan en el reconocimiento del sustrato y la actividad catalítica. A continuación se analizan cuatro ejemplos diversos de barriles TIM que contienen motivos y dominios adicionales.

La orotidina 5'-fosfato descarboxilasa de Bacillus subtilis ( PDB : 1DBT ) es una proteína de barril TIM que muestra 4 hélices α en lugar de los bucles βα típicamente presentes en el extremo C del barril β (residuos 35-42, 89-91, 126-133 y 215-219). Una de estas hélices (R215→K219) contiene un residuo de arginina conservado (R215) necesario para interactuar con una fracción de fosfato en la orotidina 5'-monofosfato. No se encontró que las otras hélices albergaran residuos críticos para la actividad catalítica y pueden cumplir funciones estructurales.

La isomerasa bifuncional de biosíntesis de histidina/triptófano (PriA) ( PDB : 2Y85 ) de Mycobacterium tuberculosis posee la capacidad de catalizar dos reacciones: (i) reacción HisA: la conversión de N-[(5-fosforribosil) formimino]-5-aminoimidazol-4-carboxamida ribonucleótido (ProFAR) a N-[(5-fosforibulosil)formimino]-5-aminoimidazol-4-carboxamida ribonucleótido (PRFAR), y (ii) reacción TrpF: N-(5'-fosforribosil)-antranilato (PRA) a 1-(O-carboxifenilamino)-1'-desoxirribosa-5'-fosfato (CdRP). PriA es una enzima de barril TIM que se adapta a ambos sustratos mediante bucles de sitio activo (bucles 1, 5 y 6, bucles βα extendidos en el extremo C-terminal del barril β) que cambian de conformación dependiendo del reactivo presente. El bucle 1 envuelve el sitio activo solo en presencia de ProFAR. El bucle 5 envuelve el sitio activo, adoptando una conformación de lámina β en presencia de CdRP, o una conformación similar a un nudo en presencia de ProFAR. El bucle 6 envuelve el sitio activo para todos los reactivos.

La dihidroorotato deshidrogenasa A (DHODA) ( PDB : 2DOR ) de Lactococcus lactis es un ejemplo de un barril TIM que posee láminas β y bucles extendidos sobre el extremo C-terminal del barril β. La DHODA cataliza la oxidación de dihidroorotato a orotato, que es parte de la vía de síntesis de novo de uridina 5'-monofosfato (UMP). Esta oxidación está mediada por el mononucleótido de flavina (FMN). Aquí, las láminas β y los bucles extendidos encierran el sitio activo formando una cavidad, al mismo tiempo que albergan varios residuos catalíticos.

El barril TIM de la trimetilamina deshidrogenasa de Methylophilus methylotrophus ( PDB : 2TMD ) es un ejemplo de inserción de dominio completo. Aquí, se inserta un dominio de plegamiento de Rossmann en el extremo C-terminal del barril TIM. La trimetilamina deshidrogenasa cataliza la conversión de trimetilamina en formaldehído. Esta reacción requiere tanto un cofactor 6-S-cisteinil flavina mononucleótido (FMN) reducido como un centro de hierro-azufre ([4Fe-4S] + ) reducido. FMN está unido covalentemente dentro de la región C-terminal del barril β. El centro [4Fe-4S] + es demasiado grande para acomodarse dentro del barril TIM y, en cambio, se coloca muy cerca, a 7 Å de distancia, en la interfaz entre el barril TIM y los dominios de plegamiento de Rossmann.

Mecanismos plegables

La conservación del plegamiento en barril de TIM se refleja en la conservación de sus mecanismos de plegamiento cinético y de equilibrio en parálogos bacterianos con linajes filogenéticamente distintos. La desnaturalización química de varias variantes de barril de TIM naturales [27] [28] y 2 diseñadas [28] involucra invariablemente un intermediario de equilibrio altamente poblado. Los intermediarios cinéticos que aparecen después de la dilución a partir de soluciones altamente desnaturalizantes involucran una especie mal plegada temprana que debe desplegarse al menos parcialmente para acceder a la vía de plegamiento productiva. [27] [28] El paso limitante de la velocidad en el plegamiento es el cierre del barril β de 8 hebras, con la forma de barril abierta precedente correspondiente al intermediario de equilibrio. [29] Las simulaciones de dinámica molecular centradas en los nativos recapitulan los resultados experimentales y señalan el camino hacia modelos computacionales comprobables para mecanismos de plegamiento complejos. [30]

Paisajes de aptitud conservados

Las proteínas de barril TIM poseen una plasticidad de secuencia inusualmente alta, formando grandes familias de enzimas ortólogas y parálogas en organismos ampliamente divergentes. Esta plasticidad sugiere un paisaje de secuencia que permite la adaptación de la proteína a una variedad de condiciones ambientales, en gran medida independiente de la historia filogenética, mientras se mantiene la función. Se utilizó un enfoque de escaneo mutacional profundo [31] y un ensayo de competencia [32] para determinar la aptitud de todos los mutantes de aminoácidos posibles en las posiciones en 3 enzimas de barril TIM de indol-3-glicerolfosfato sintasa (IGPS) hipertermófilas para apoyar el crecimiento de un huésped de levadura que carece de IGPS. Aunque las 2 enzimas IGPS bacterianas y 1 arqueal fueron solo 30-40% idénticas en secuencia, sus paisajes de aptitud estaban fuertemente correlacionados: los mismos aminoácidos en las mismas posiciones en las tres proteínas diferentes tenían una aptitud muy similar. La correlación puede considerarse como la conservación del paisaje de aptitud para una enzima de barril TIM a lo largo del tiempo evolutivo.

Regiones de bucle

De los aproximadamente 200 residuos necesarios para formar completamente un barril TIM, alrededor de 160 se consideran estructuralmente equivalentes entre diferentes proteínas que comparten este pliegue. Los residuos restantes se encuentran en las regiones de bucle que unen las hélices y las hebras; los bucles en el extremo C-terminal de las hebras tienden a contener el sitio activo , que es una de las razones por las que este pliegue es tan común: los residuos necesarios para mantener la estructura y los residuos que efectúan la catálisis enzimática son en su mayor parte subconjuntos distintos: [33] Los bucles de enlace pueden, de hecho, ser tan largos que contienen otros dominios proteicos. Recientemente, se ha demostrado que los bucles catalíticos pueden intercambiarse entre diferentes enzimas de barril TIM como unidades semiautónomas de grupos funcionales. [34]

Evolución y orígenes

Diagrama de coordenadas de reacción para SsIGPS a pH 7,8 y 25 °C. La reacción de replegamiento comienza en el estado desplegado, U , inicialmente se pliega incorrectamente al estado intermedio I BP , se despliega parcialmente para alcanzar el estado intermedio I A cuya conversión al estado intermedio I B posterior es limitante de la velocidad. El paso final es la conversión de I B al estado nativo, N. Los intermedios cinéticos I A e I B corresponden al intermedio observado en estudios de desplegamiento en equilibrio. La ordenada representa la energía libre de cada estado en el mecanismo de reacción de plegamiento en kcal mol −1 . La abscisa representa la dependencia de la diferencia en energía libre entre 2 estados en la concentración de desnaturalizante y es proporcional al cambio en la superficie enterrada, referenciada al estado U. El mecanismo de plegamiento cinético, que ilustra el flujo de la proteína desplegada a la conformación nativa, se muestra debajo del diagrama de coordenadas de reacción.
Los paisajes de aptitud derivados experimentalmente y mapeados a partir de mutaciones puntuales representan pasos individuales de la secuencia WT. A pesar de la divergencia significativa de WT en el espacio de secuencias, los paisajes de aptitud de los ortólogos de IGPS permanecen correlacionados (líneas discontinuas). En lugar de los mapas de calor bidimensionales tradicionales, los valores de aptitud se muestran en una rueda dentada tridimensional, destacando la amplia gama de posibles efectos de aptitud de un solo paso de secuencia. Los perfiles de las ruedas dentadas son similares, lo que indica la correlación de los paisajes de aptitud, incluso si las secuencias WT (centros de las ruedas) son solo un 40% idénticas y están ampliamente separadas. El análisis de componentes principales demuestra una correlación entre los paisajes de aptitud experimentales y las preferencias de aminoácidos en secuencias evolucionadas.

La teoría predominante para la evolución de barriles TIM implica la duplicación y fusión de genes, comenzando con un medio barril que eventualmente formó un barril TIM completo. Múltiples estudios respaldan la teoría de la evolución divergente a partir de un único ancestro, y se analizan a continuación.

Evolución a partir de un ancestro común

A principios de la década de 1990, se observó que todas las estructuras de barril TIM resueltas en ese momento eran enzimas, lo que indica divergencia de un ancestro común. [11] [12] Además, todos los barriles TIM poseían sitios activos en el extremo C-terminal de los barriles β. sugirió que un sitio de unión de fosfato común, formado por una pequeña hélice α y bucles de barril TIM-7/8, indicaba fuertemente una evolución divergente. [35] Estudios posteriores de estos grupos de fosfato, concluyeron que 12 de las 23 familias de barriles TIM de SCOP divergieron de un ancestro común. [36] De manera similar, hubo indicios de ascendencia común para 17 de las 21 familias de barriles TIM de CATH . [7] Con base en estos informes, se considera plausible que la mayoría de las proteínas de barril TIM evolucionaran a partir de un ancestro común.

Origen por duplicación de genes y fusión de dominios

Modelo para la evolución de barriles TIM a través de duplicación génica y fusión de dominios , según lo propuesto por Lang et al . [13] Este modelo describió la evolución de las enzimas HisA y HisF de la vía de biosíntesis de histidina. Se cree que ocurrieron dos pasos de duplicación génica. La primera duplicación génica resultó en dos medios barriles que luego se fusionaron y evolucionaron en un barril TIM ancestral. El segundo evento de duplicación génica condujo a la diversificación y la evolución de diferentes enzimas de barril TIM que catalizan diferentes reacciones.

Muchas proteínas de barril TIM poseen simetría interna de 2, 4 u 8 pliegues, lo que sugiere que los barriles TIM evolucionaron a partir de motivos ancestrales (βα) 4 , (βα) 2 o βα a través de la duplicación de genes y la fusión de dominios . Un buen ejemplo de simetría interna de 2 pliegues se observa en las enzimas ProFAR isomerasa (HisA) e imidazol glicerol fosfato sintasa (HisF) de la vía de biosíntesis de histidina de Thermotoga maritima . [13] Catalizan 2 reacciones sucesivas en la vía, poseen una homología de secuencia del 25% y poseen desviaciones de raíz cuadrada media (RMSD) entre 1,5-2 Å, lo que sugiere divergencia de un ancestro común. Más interesante aún, los bucles en los extremos C-terminales de HisA y HisF mostraron un patrón doblemente repetido, lo que sugiere que su ancestro común también poseía simetría interna doble. Utilizando estas observaciones, se construyó un modelo para la evolución de los barriles TIM. [13] Un medio barril ancestral habría experimentado un evento de duplicación y fusión de genes, lo que dio como resultado una única proteína que contiene dos dominios de medio barril. Se habrían producido adaptaciones estructurales, lo que dio como resultado la fusión de estos dominios para formar un barril β cerrado y formar un barril TIM ancestral. También se habrían producido adaptaciones funcionales, lo que dio como resultado la evolución de una nueva actividad catalítica en el extremo C-terminal del barril β. En este punto, el ancestro común de HisA y HisF habría experimentado un segundo evento de duplicación de genes. La evolución divergente de los genes duplicados del barril TIM ancestral habría dado como resultado la formación de HisA y HisF.

Curiosamente, este modelo evolutivo se ha validado experimentalmente utilizando el diseño racional de proteínas y la evolución dirigida . Höcker et al. primero fusionaron dos mitades C-terminales de HisF, produciendo HisF-CC. Luego, este constructo se estabilizó mediante la inserción de un puente salino interno , produciendo HisF-C*C. [17] Se logró una estabilización y solubilización gradual adicional de HisF-C*C optimizando la interfaz de medio barril, generando HisF-C**C y HisF-C***C, respectivamente. [15] [16] La estructura cristalina de HisF-C***C reveló un barril TIM simétrico doble, validando la posibilidad de fusión de dominios naturales. Además, Höcker creó los primeros barriles TIM quiméricos HisAF y HisFA utilizando medios barriles HisA y HisF. [17] Estos experimentos condujeron a la propuesta de un nuevo medio de diversificación y evolución de las enzimas de barril TIM a través del intercambio de dominios de medio barril (βα)4 entre barriles TIM preexistentes. De acuerdo con esta idea, se estableció una alta actividad catalítica en el constructo HisAF. [18] De manera similar, también se han creado barriles TIM quiméricos de pliegue similar a βα 5 -flavodoxina (CheY)/HisF, [19] [20] y un barril TIM basado en HisF perfectamente simétrico en 2 pliegues [21] [28] .

La existencia de una simetría interna de 4/8 pliegues se sugirió con base en un análisis computacional de secuencias de barriles TIM. [14] Por ejemplo, se sugirió que la aldolasa KDPG de Escherichia coli [37] ( PDB : 1FQ0 ) posee una simetría cuádruple distintiva, con una simetría óctuple discernible. El diseño de un barril TIM simétrico cuádruple [22] confirmó la posibilidad de órdenes superiores de simetría interna en barriles TIM naturales, y se discutirá en detalle en la siguiente sección. Hasta la fecha, no se ha informado de evidencia experimental de la existencia de barriles TIM simétricos óctuple.

De nuevoDiseño de cañón TIM

sTIM-11, el primer diseño exitoso de barril TIM de novo . Las unidades asimétricas (αβ) 2 tienen colores distintivos que resaltan la simetría cuádruple interna.

El pliegue de barril TIM ha sido un objetivo de larga data para los diseñadores de proteínas de novo . Como se describió anteriormente, se han diseñado con éxito numerosos barriles TIM basados ​​en medios barriles naturales preexistentes. En contraste, el diseño de novo de barriles TIM se produjo en pasos incrementales durante un período de 28 años. [38]

La serie Octarellin [39] [40] [41] [42] [43] de proteínas (Octarellin I→VI) fueron los primeros intentos de crear un barril TIM de novo . Como el campo del diseño de proteínas todavía estaba en sus inicios, estos intentos de diseño solo tuvieron un éxito limitado. Aunque mostraron espectros de dicroísmo circular consistentes con las proteínas αβ y algunas características de plegamiento cooperativo, todos los péptidos de la serie Octarellin eran insolubles y tuvieron que ser resolubilizados a partir de cuerpos de inclusión para una caracterización adicional. Curiosamente, Octarellin V.1 [44] mostró un plegamiento similar al de Rossmann en condiciones de cocristal.

La serie de proteínas Symmetrin (Symmetrin-1→4) mostró características biofísicas más favorables. Symmetrin-1 era fácilmente soluble, mostraba espectros de dicroísmo circular consistentes con las proteínas αβ y mostraba excelentes características de desdoblamiento y replegamiento cooperativo. A pesar de estos avances, todas las proteínas de esta familia mostraron características fundidas cuando se analizaron mediante RMN ( resonancia magnética nuclear ), y no se pudo continuar con el trabajo para resolver sus estructuras.

Las proteínas de la serie sTIM [22] representaron el primer diseño exitoso de barril TIM de novo . [45] [38] sTIM-11 ( PDB : 5BVL ) fue diseñado con una simetría interna de 4 pliegues, para reducir la complejidad del diseño computacional utilizando el paquete de software Rosetta. [46] Los primeros principios derivados previamente [47] se utilizaron para delinear topologías y longitudes de estructura secundaria. sTIM-11 demostró ser un diseño altamente termoestable y de plegado cooperativo que adoptó su estructura prevista.

Véase también

Referencias

Este artículo fue adaptado de la siguiente fuente bajo licencia CC BY 4.0 (2020) (informes de los revisores): Deepesh Nagarajan; Neha Nanajkar (2020). "El pliegue en barril del TIM" (PDF) . WikiJournal of Science . 3 (1): 4. doi : 10.15347/WJS/2020.004 . ISSN  2470-6345. Wikidata  Q87400003.

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