Restricciones estructurales sobre la divergencia evolutiva de las secuencias de proteínas oligoméricas

Abstract

En el presente trabajo se estudiaron distintas proteínas oligoméricas y asociaciones entre proteínas con el objetivo de comprender algunos aspectos particulares de estos sistemas. Por la importancia biológica de estas asociaciones existen muchos estudios que aspiran a caracterizar los aminoácidos involucrados en interacciones entre subunidades con el objetivo de poder reconocer estas posiciones en sistemas para los que se desconoce la estructura y aún alguna de las proteínas involucradas en la interacción. Se han realizado muchos menos análisis vinculados a la evolución de estos sistemas. Desde el punto de vista biológico se pueden reconocer diferentes tipos de interacción proteína-proteína. Los sistemas elegidos en este trabajo corresponden a distintos tipos de interacción. Así en primer lugar se analiza un homo-oligómero permanente con el objetivo de analizar características de los aminoácidos de la interfase. El segundo sistema de estudio es una enzima que muestra divergencia de estructura cuaternaria. Por último se incluyó una asociación transitoria. En todos estos casos se realizaron en forma combinada análisis de secuencias, de estructura/función y evolutivos, todos empleando técnicas computacionales y bioinformáticas. Los resultados obtenidos se analizaron en conjunto y a la luz de la información biológica de los diferentes sistemas. Se investigaron las restricciones que la estructura cuaternaria impone a la divergencia de las secuencias de proteínas homologas. Paralelamente a estos estudios y tomando como base los resultados de los estudios secuenciales, estructurales y evolutivos, este trabajo presenta un modelo de evolución molecular que tiene en cuenta la estructura cuaternaria de las proteínas. Este modelo es una nueva versión de un modelo de evolución de proteínas con restricciones estructurales, SCPE, que consideraba únicamente la estructura terciaria. El modelo, tanto en la versión para estructura terciana (SCPE*) como cuaternaria (SCPEq), tiene un solo parámetro que mide la presión de selección impuesta por la conservación de la estructura. De esta forma, se utilizaron las dos versiones del modelo para evaluar, para cada sistema estudiado, si la consideración de la estructura cuaternaria en el modelado del proceso evolutivo introduce mejoras en la descripción del proceso de divergencia natural. La hipótesis general es que la estructura cuaternaria de una proteína impone condicionamientos adicionales a los relacionados con la estructura terciaria. La hipótesis particular es que la consideración de la estructura cuaternaria en el modelado de la evolución de proteínas oligoméricas mejoraría la descripción de la relación evolutiva de las secuencias naturales. En los diferentes capítulos se presentan los resultados obtenidos al evaluar estas dos hipótesis.