Análise da hidrofobicidade na evolução de proteínas

Pós-graduação em Biofísica Molecular - IBILCE

Efeito das mutações sobre a estabilidade das proteínas e uma questão crucial na evolução da proteína. Tais efeitos dependem fortemente do car ater hidrofóbico global da proteína. Em um trabalho recente (J. Chem. Phys.125,084904(2006), n os sugerimos dois cenários de enovelamento com consequências distintas ma evolução da proteína. O limite de baixa hidrofobicidade, corresponde ao regime em que ocorre concomitantemente o colapso e a formação da estrutura nativa. Sob estas condições as proteínas são pouco robustas a mutações, o que implica em uma alta homologia entre proteínas de diferentes espécies. O limite de alta hidrofobicidade, corresponde ao regime em que a proteína sofrem um colapso antes do enovelamento, e neste caso as proteínas são mais robustas a proteínas, sugerindo uma menor homologia entre proteínas de diferentes espécies. Neste trabalho, n os estudamos a homologia de quatro proteínas para 41 espécies diferentes, correlacionando as suas homologias com suas hidrofobicidades médias. As proteínas estudadas foram lisozima, citocromo-c, mioglobina e histona H3, utilizando seis escalas hidrofóbicas diferentes. Junto com o cálculo da homologia, foi realizada uma comparação da similaridade estrutural (rmsd). Os resultados con rmam a hipótese acima, indicando que proteínas, em condições de baixa hidrofobicidade, têm baixa variabilidade de sequências e conformações, para alta hidrofobicidade, as proteínas exibem variabilidade de sequências e conformações

Efect of mutations on stability of proteins is a crucial issue in protein evolution. Such e ects depend strongly on the overall hydrophobic protein character. In a recent work we suggested two scenarios for folding with distinct protein evolution consequences (J. Chem. Phys.125 084904,2006) Under low hydrophobic conditions proteins collapse concomitantly with the formation of their native state, and are less robust to mutations, which implies higher homology among proteins of di erent species. On the other limit, at high hydrophobicity proteins collapse before folding, and in this case they are more susceptible to mutations, suggesting lower homology among proteins of di erent species. In this work we investigate this conjecture studying the homology of four proteins for 41 di erent species, correlating it with their average hydrophobicity. The proteins studied were lysozyme, cytochrome-c, myoglobin and histone H3, using six di erent hydrophobic scales. Along with the homology calculation, a comparison of structural similarity (rmsd) was also carried out. The results con rm the above hypothesis, indicating that proteins at low hydrophobicity display low variations on sequences and conformations. On other hand, at high hydrophobicity, proteins exhibit high variability on sequences and conformations. Keywords: evolution, protein folding, scenarios of folding, projetabilidade, hydrophobicity, homology of proteins, mutations in proteins