Um estudo sobre a predição da estrutura 3D aproximada de proteínas utilizando o método CReF com refinamento

• Ano de defesa: 2012
• Autor(a) principal: Dall"agno, Karina Cristina da Motta
• 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; BIOLOGIA COMPUTACIONAL; MINERAÇÃO DE DADOS (INFORMÁTICA); CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO
• Link de acesso: http://tede2.pucrs.br/tede2/handle/tede/5168

Um dos principais desafios da Bioinformática Estrutural é entender como a informação decodificada em uma sequência linear de aminoácidos, ou estrutura primária de uma proteína, possibilita a formação de sua estrutura tridimensional. Muitos algoritmos buscam propor soluções para o problema complexo da classe NP-completo. Dentre eles, está o método CReF (Central Residue Fragment-based method) que realiza a predição da estrutura 3D aproximada de proteínas ou polipeptídios. O método usa técnicas de mineração de dados para agrupar dados de estruturas, apresentando boa predição de estruturas secundárias, bom desempenho em máquina de baixo custo, mas enfrenta problemas na predição das regiões de voltas e alças e na usabilidade. Valorizando as características diferenciadas do método e buscando sua evolução, este trabalho propôs-se a realizar melhorias no CReF. Após uma etapa inicial de entendimento e adaptações para tornar a ferramenta executável na situação atual dos bancos de dados e ferramentas de apoio, foram identificadas duas categorias de melhorias. As melhorias técnicas tiveram por objetivo automatizar a ferramenta, adaptá-la ao ambiente e ao usuário enfatizando usabilidade. Para melhorias no método realizaram-se testes com variação na quantidade de grupos identificados na etapa de mineração de dados com o algoritmo Expectation Maximization (EM) no Weka. Os testes indicaram que as melhores conformações iniciais eram obtidas com quatro e seis grupos, assim, optou-se por permitir ao usuário a escolha dos grupos a considerar. Um novo mapeamento do mapa de Ramachandran indicou ajustes que foram corrigidos e decidiu-se descartar grupos identificados nas regiões não permitidas na análise do resultado da mineração de dados. A nova versão do CReF, gerada pela implementação dessas melhorias, também padronizou o método de predição de estrutura secundária, passando a utilizar o método Porter. Como consequência, as regras para escolha do grupo resultante da mineração a representar cada aminoácido foram adaptadas e ampliadas para atender novas situações. A nova versão manteve o desempenho de predição e execução iniciais do CReF, entretanto, manteve o problema das voltas e alças. Este problema de otimização das regiões de voltas e alças foi endereçado por meio do desenho e aplicação de um protocolo de refinamento, baseado em simulações pelo método da dinâmica molecular, o qual apresentou um resultado expressivo para a proteína alvo de código PDB 1ZDD.