FoldX es un algoritmo de diseño de proteínas que utiliza un campo de fuerza empírico . Puede determinar el efecto energético de mutaciones puntuales , así como la energía de interacción de los complejos de proteínas (incluida la proteína- ADN ). FoldX puede mutar proteínas y cadenas laterales de ADN utilizando una biblioteca de rotámeros basada en probabilidades , mientras explora conformaciones alternativas de las cadenas laterales circundantes.
Aplicaciones
- Predicción del efecto de mutaciones puntuales o SNP humanos sobre la estabilidad de proteínas o complejos de proteínas
- Diseño de proteínas para mejorar la estabilidad o modificar la afinidad o especificidad
- Modelado de homología
El campo de fuerza FoldX
La función de energía incluye términos que se ha encontrado que son importantes para la estabilidad de la proteína, donde la energía de despliegue (∆G) de una proteína objetivo se calcula utilizando la ecuación:
∆G = ∆G vdw + ∆G solvH + ∆G solvP + ∆G hbond + ∆G wb + ∆G el + ∆S mc + ∆S sc
Donde ∆G vdw es la suma de las contribuciones de Van der Waals de todos los átomos con respecto a las mismas interacciones con el solvente. ∆G solvH y ∆G solvP es la diferencia en la energía de solvatación para los grupos apolares y polares, respectivamente, cuando se pasa del estado desplegado al plegado. ∆Ghbond es la diferencia de energía libre entre la formación de un enlace de hidrógeno intramolecular en comparación con la formación de un enlace de hidrógeno intermolecular (con disolvente). ∆G wb es la energía libre estabilizadora adicional proporcionada por una molécula de agua que hace más de un enlace de hidrógeno a la proteína (puentes de agua) que no se pueden tener en cuenta con aproximaciones de solventes no explícitas. ∆G el es la contribución electrostática de los grupos cargados, incluido el dipolo de hélice . ∆S mc es el costo de entropía para arreglar la columna vertebral en el estado plegado. Este término depende de la tendencia intrínseca de un aminoácido particular a adoptar ciertos ángulos diedros. ∆S sc es el costo entrópico de fijar una cadena lateral en una conformación particular. Los valores de energía de ∆G vdw , ∆G solvH , ∆G solvP y ∆G hbond atribuidos a cada tipo de átomo se han derivado de un conjunto de datos experimentales, y ∆S mc y ∆S sc se han tomado de estimaciones teóricas. Los aportes de Van der Waals se derivan de la transferencia de energía del vapor al agua, mientras que en la proteína vamos de solvente a proteína.
Para interacciones proteína-proteína, o interacciones proteína-ADN, FoldX calcula ∆∆G de interacción:
∆∆G ab = ∆G ab - (∆G a + ∆G b ) + ∆G kon + ∆S sc
∆G kon refleja el efecto de las interacciones electrostáticas en k on . ∆S sc es la pérdida de entropía traslacional y rotacional al hacer el complejo.
Caracteristicas clave
- RepairPDB : minimización energética de una estructura proteica
- BuildModel : mutagénesis in silico o modelado de homología con cambios de energía previstos
- AnalyseComplex : cálculo de energía de interacción
- Estabilidad : predicción de cambios de energía libre entre estructuras alternativas.
- AlaScan : escaneo in silico de alanina de una estructura de proteína con cambios de energía predichos
- SequenceDetail : descomposición de energía libre por residuo en términos de energía separados (enlace de hidrógeno, energía de Van der Waals, electrostática, ...)
Interfaz grafica
Native FoldX se ejecuta desde la línea de comandos . Se ha desarrollado un complemento FoldX para el programa de gráficos moleculares YASARA para acceder a varias herramientas FoldX dentro de un entorno gráfico. Los resultados de, por ejemplo, mutaciones in silico o modelos de homología con FoldX se pueden analizar directamente en la pantalla.
Parametrización de moléculas
En la versión 5.0, se agregó al software la posibilidad de parametrizar moléculas previamente no reconocidas en formato JSON.
Otras lecturas
- Schymkowitz J, Borg J, Stricher F, Nys R, Rousseau F, Serrano L (2005). "El servidor web FoldX: un campo de fuerza en línea" . Ácidos nucleicos Res . 33 (Problema del servidor web): W382–8. doi : 10.1093 / nar / gki387 . PMC 1160148 . PMID 15980494 .
- Schymkowitz J, Rousseau F, Martins IC, Ferkinghoff-Borg J, Stricher F, Serrano L (2005). "Predicción de sitios de unión de agua y metales y sus afinidades mediante el uso del campo de fuerza Fold-X" . Proc Natl Acad Sci USA . 102 (29): 10147–52. Código bibliográfico : 2005PNAS..10210147S . doi : 10.1073 / pnas.0501980102 . PMC 1177371 . PMID 16006526 .
- Guerois R, Nielsen JE, Serrano L (2002). "Predicción de cambios en la estabilidad de proteínas y complejos proteicos: un estudio de más de 1000 mutaciones". J Mol Biol . 320 (2): 369–87. doi : 10.1016 / S0022-2836 (02) 00442-4 . PMID 12079393 .
- Delgado J, Radusky LG, Cianferoni D, Serrano L (2019). "FoldX 5.0: trabajando con ARN, moléculas pequeñas y una nueva interfaz gráfica" . Bioinformática . btz184 (20): 4168–4169. doi : 10.1093 / bioinformatics / btz184 . PMC 6792092 . PMID 30874800 .
enlaces externos
- http://foldx.crg.es Sitio web de FoldX
- http://foldxyasara.switchlab.org Complemento FoldX para YASARA