Pro-smart : predição de estruturas terciárias de proteínas utilizando sistemas multiagente

• Ano de defesa: 2013
• Autor(a) principal: Paes, Thiago Lipinski
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul; Faculdade de Informáca; BR; PUCRS; Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação
• Palavras-chave em Português: INFORMÁTICA; SISTEMAS MULTIAGENTES; PROTEÍNAS; BIOLOGIA COMPUTACIONAL; CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO
• Link de acesso: http://tede2.pucrs.br/tede2/handle/tede/5236

Atualmente existem aproximadamente 16 milhões de sequências únicas de proteínas (não redundantes) no GenBank. Entretanto, no PDB, podemos encontrar apenas cerca de 85.000 estruturas tridimensionais (3D) de proteínas das quais apenas 1.393 possuem dobramento SCOP diferentes. Existe então uma grande lacuna entre nossas atuais habilidades no que se trata de gerar sequências de proteínas e nossas habilidades em resolver estruturas 3D de proteínas com novos dobramentos. Essa lacuna vem sendo reduzida com a ajuda da bioinformática estrutural por meio do endereçamento do problema de como uma proteína alcança sua estrutura 3D partindo-se apenas de sua sequencia de aminoácidos. Esse é conhecido como o Problema PSP, do inglês Protein Structure Prediction Problem. Considerações termodinâmicas apresentadas por Christian Anfinsen e colaboradores em 1973 deram inicio a uma forma de abordar o problema que hoje é conhecida como a hipótese de Anfinsen, a qual afirma que a estrutura nativa de uma proteína é aquela que minimiza sua energia global livre. Podemos então, tratar o problema PSP como um problema de minimização, tendo em mente ser um problema de complexidade NP-Completo. Neste são utilizados conceitos adventos da inteligência artificial até hoje não muito explorados na bioinformática. Mais especificamente, propomos um arcabouço baseado em uma abordagem ab initio, envolvendo um sistema multi-agente hierarquicamente cooperativo e guiado por um esquema baseado no método de Monte Carlo e de Arrefecimento Simulado, a fim de obter-se a otimização de uma função de energia. O sistema multi-agente tem como entrada apenas a sequencia de aminoácidos das proteínas. Cada aminoácido é representado por dois agentes: O agente C-Alfa (correspondendo o átomo C alfa) e um agente C-Beta (correspondendo ao centroide da cadeia lateral do aminoácido). Esses agentes aminoácidos interagem entre si. Existem dois outros tipos de agentes: um coordena os agentes Aminoácidos (C-Alfa e CBeta) e outro coordena o sistema por inteiro. O sistema multi-agente foi criado utilizando a plataforma NetLogo. Um protocolo de clusterização foi desenvolvido para a obtenção da estrutura modelo de cada simulação e os resultados foram comparados com a literatura no que se trata de PSP e multi-agentes e se mostraram promissores.