954 resultados para Secondary structure
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The HERG K+ channel has very unusual kinetic behavior that includes slow activation but rapid inactivation. These features are critical for normal cardiac repolarization as well as in preventing lethal ventricular arrhythmias. Mutagenesis studies have shown that the extracellular peptide linker joining the fifth transmembrane domain to the pore helix is critical for rapid inactivation of the HERG K+ channel. This peptide linker is also considerably longer in HERG K+ channels, 40 amino acids, than in most other voltage-gated K+ channels. In this study we show that a synthetic 42-residue peptide corresponding to this linker region of the HERG K+ channel does not have defined structural elements in aqueous solution; however, it displays two well defined helical regions when in the presence of SDS micelles. The helices correspond to Trp(585)-Ile(593) and Gly(604)-Tyr(611) of the channel. The Trp(585)-Ile(593) helix has distinct hydrophilic and hydrophobic surfaces. The Gly(604)-Tyr(611) helix corresponds to an N-terminal extension of the pore helix. Electrophysiological studies of HERG currents following application of exogenous S5P peptides show that the amphipathic helix in the S5P linker interacts with the pore region of the channel in a voltage-dependent manner.
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Studies of the structural basis of protein thermostability have produced a confusing picture. Small sets of proteins have been analyzed from a variety of thermophilic species, suggesting different structural features as responsible for protein thermostability. Taking advantage of the recent advances in structural genomics, we have compiled a relatively large protein structure dataset, which was constructed very carefully and selectively; that is, the dataset contains only experimentally determined structures of proteins from one specific organism, the hyperthermophilic bacterium Thermotoga maritima, and those of close homologs from mesophilic bacteria. In contrast to the conclusions of previous studies, our analyses show that oligomerization order, hydrogen bonds, and secondary structure play minor roles in adaptation to hyperthermophily in bacteria. On the other hand, the data exhibit very significant increases in the density of salt-bridges and in compactness for proteins from T.maritima. The latter effect can be measured by contact order or solvent accessibility, and network analysis shows a specific increase in highly connected residues in this thermophile. These features account for changes in 96% of the protein pairs studied. Our results provide a clear picture of protein thermostability in one species, and a framework for future studies of thermal adaptation.
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L’évolution des protéines est un domaine important de la recherche en bioinformatique et catalyse l'intérêt de trouver des outils d'alignement qui peuvent être utilisés de manière fiable et modéliser avec précision l'évolution d'une famille de protéines. TM-Align (Zhang and Skolnick, 2005) est considéré comme l'outil idéal pour une telle tâche, en termes de rapidité et de précision. Par conséquent, dans cette étude, TM-Align a été utilisé comme point de référence pour faciliter la détection des autres outils d'alignement qui sont en mesure de préciser l'évolution des protéines. En parallèle, nous avons élargi l'actuel outil d'exploration de structures secondaires de protéines, Helix Explorer (Marrakchi, 2006), afin qu'il puisse également être utilisé comme un outil pour la modélisation de l'évolution des protéines.
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Dans un premier temps, nous avons modélisé la structure d’une famille d’ARN avec une grammaire de graphes afin d’identifier les séquences qui en font partie. Plusieurs autres méthodes de modélisation ont été développées, telles que des grammaires stochastiques hors-contexte, des modèles de covariance, des profils de structures secondaires et des réseaux de contraintes. Ces méthodes de modélisation se basent sur la structure secondaire classique comparativement à nos grammaires de graphes qui se basent sur les motifs cycliques de nucléotides. Pour exemplifier notre modèle, nous avons utilisé la boucle E du ribosome qui contient le motif Sarcin-Ricin qui a été largement étudié depuis sa découverte par cristallographie aux rayons X au début des années 90. Nous avons construit une grammaire de graphes pour la structure du motif Sarcin-Ricin et avons dérivé toutes les séquences qui peuvent s’y replier. La pertinence biologique de ces séquences a été confirmée par une comparaison des séquences d’un alignement de plus de 800 séquences ribosomiques bactériennes. Cette comparaison a soulevée des alignements alternatifs pour quelques unes des séquences que nous avons supportés par des prédictions de structures secondaires et tertiaires. Les motifs cycliques de nucléotides ont été observés par les membres de notre laboratoire dans l'ARN dont la structure tertiaire a été résolue expérimentalement. Une étude des séquences et des structures tertiaires de chaque cycle composant la structure du Sarcin-Ricin a révélé que l'espace des séquences dépend grandement des interactions entre tous les nucléotides à proximité dans l’espace tridimensionnel, c’est-à-dire pas uniquement entre deux paires de bases adjacentes. Le nombre de séquences générées par la grammaire de graphes est plus petit que ceux des méthodes basées sur la structure secondaire classique. Cela suggère l’importance du contexte pour la relation entre la séquence et la structure, d’où l’utilisation d’une grammaire de graphes contextuelle plus expressive que les grammaires hors-contexte. Les grammaires de graphes que nous avons développées ne tiennent compte que de la structure tertiaire et négligent les interactions de groupes chimiques spécifiques avec des éléments extra-moléculaires, comme d’autres macromolécules ou ligands. Dans un deuxième temps et pour tenir compte de ces interactions, nous avons développé un modèle qui tient compte de la position des groupes chimiques à la surface des structures tertiaires. L’hypothèse étant que les groupes chimiques à des positions conservées dans des séquences prédéterminées actives, qui sont déplacés dans des séquences inactives pour une fonction précise, ont de plus grandes chances d’être impliqués dans des interactions avec des facteurs. En poursuivant avec l’exemple de la boucle E, nous avons cherché les groupes de cette boucle qui pourraient être impliqués dans des interactions avec des facteurs d'élongation. Une fois les groupes identifiés, on peut prédire par modélisation tridimensionnelle les séquences qui positionnent correctement ces groupes dans leurs structures tertiaires. Il existe quelques modèles pour adresser ce problème, telles que des descripteurs de molécules, des matrices d’adjacences de nucléotides et ceux basé sur la thermodynamique. Cependant, tous ces modèles utilisent une représentation trop simplifiée de la structure d’ARN, ce qui limite leur applicabilité. Nous avons appliqué notre modèle sur les structures tertiaires d’un ensemble de variants d’une séquence d’une instance du Sarcin-Ricin d’un ribosome bactérien. L’équipe de Wool à l’université de Chicago a déjà étudié cette instance expérimentalement en testant la viabilité de 12 variants. Ils ont déterminé 4 variants viables et 8 létaux. Nous avons utilisé cet ensemble de 12 séquences pour l’entraînement de notre modèle et nous avons déterminé un ensemble de propriétés essentielles à leur fonction biologique. Pour chaque variant de l’ensemble d’entraînement nous avons construit des modèles de structures tertiaires. Nous avons ensuite mesuré les charges partielles des atomes exposés sur la surface et encodé cette information dans des vecteurs. Nous avons utilisé l’analyse des composantes principales pour transformer les vecteurs en un ensemble de variables non corrélées, qu’on appelle les composantes principales. En utilisant la distance Euclidienne pondérée et l’algorithme du plus proche voisin, nous avons appliqué la technique du « Leave-One-Out Cross-Validation » pour choisir les meilleurs paramètres pour prédire l’activité d’une nouvelle séquence en la faisant correspondre à ces composantes principales. Finalement, nous avons confirmé le pouvoir prédictif du modèle à l’aide d’un nouvel ensemble de 8 variants dont la viabilité à été vérifiée expérimentalement dans notre laboratoire. En conclusion, les grammaires de graphes permettent de modéliser la relation entre la séquence et la structure d’un élément structural d’ARN, comme la boucle E contenant le motif Sarcin-Ricin du ribosome. Les applications vont de la correction à l’aide à l'alignement de séquences jusqu’au design de séquences ayant une structure prédéterminée. Nous avons également développé un modèle pour tenir compte des interactions spécifiques liées à une fonction biologique donnée, soit avec des facteurs environnants. Notre modèle est basé sur la conservation de l'exposition des groupes chimiques qui sont impliqués dans ces interactions. Ce modèle nous a permis de prédire l’activité biologique d’un ensemble de variants de la boucle E du ribosome qui se lie à des facteurs d'élongation.
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The self-assembly and hydrogelation properties of two Fmoc-tripeptides [Fmoc = N-(fluorenyl-9-methoxycarbonyl)] are investigated, in borate buffer and other basic solutions. A remarkable difference in self-assembly properties is observed comparing Fmoc-VLK(Boc) with Fmoc-K(Boc)LV, both containing K protected by N(epsilon)-tert-butyloxycarbonate (Boc). In borate buffer, the former peptide forms highly anisotropic fibrils which show local alignment, and the hydrogels show flow-aligning properties. In contrast, Fmoc-K(Boc)LV forms highly branched fibrils that produce isotropic hydrogels with a much higher modulus (G' > 10(4) Pa), and lower concentration for hydrogel formation. The distinct self-assembled structures are ascribed to conformational differences, as revealed by secondary structure probes (CD, FTIR, Raman spectroscopy) and X-ray diffraction. Fmoc-VLK(Boc) forms well-defined beta-sheets with a cross-beta X-ray diffraction pattern, whereas Fmoc-KLV(Boc) forms unoriented assemblies with multiple stacked sheets. Interchange of the K and V residues when inverting the tripeptide sequence thus leads to substantial differences in self-assembled structures, suggesting a promising approach to control hydrogel properties.
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A number of state-of-the-art protein structure prediction servers have been developed by researchers working in the Bioinformatics Unit at University College London. The popular PSIPRED server allows users to perform secondary structure prediction, transmembrane topology prediction and protein fold recognition. More recent servers include DISOPRED for the prediction of protein dynamic disorder and DomPred for domain boundary prediction.
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The PSIPRED protein structure prediction server allows users to submit a protein sequence, perform a prediction of their choice and receive the results of the prediction both textually via e-mail and graphically via the web. The user may select one of three prediction methods to apply to their sequence: PSIPRED, a highly accurate secondary structure prediction method; MEMSAT 2, a new version of a widely used transmembrane topology prediction method; or GenTHREADER, a sequence profile based fold recognition method.
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Calyptommatus and Nothobachia genera of gymnophthalmid lizards are restricted to sandy open habitats on Sao Francisco River margins, northeastern Brazil. Phylogenetic relationships and geographic distribution of the four recognized species of Calyptommatus were analyzed from partial mitochondrial cyt b, 12S, and 16S rRNA genes sequencing, taking allopatric populations of the monotypic Nothobachia ablephara as the outgroup. In Calyptommatus a basal split separated C. sinebrachiatus, a species restricted to the eastern bank of the river, from the three other species. In this clade, C. confusionibus, found on western margin, was recovered as the sister group of the two other species, C. leiolepis and C. nicterus, from opposite margins. According to approximate date estimations, C. sinebrachiatus would have separated from the other congeneric species by 4.4-6.5 my, and C. nicterus, also from eastern bank, would be diverging by 1.8-2.6 my from C. leiolepis, the sister species on the opposite margin. C. confusionibus and C. leiolepis, both from western sandy areas, would be differentiating by 2.8-5.0 my. Divergence times of about 3.0-4.0 my were estimated for allopatric populations of Nothobachia restricted to western margin. Significant differences in 16S rRNA secondary structure relatively to other vertebrates are reported. Distinct evolutionary patterns are proposed for different taxa in those sandy areas, probably related to historical changes in the course of Sao Francisco River. (C) 2010 Elsevier Inc. All rights reserved.
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Bothropasin is a 48 kDa hemorrhagic PIII snake venom metalloprotease (SVMP) isolated from Bothrops jararaca, containing disintegrin/cysteine-rich adhesive domains. Here we present the crystal structure of bothropasin complexed with the inhibitor POL647. The catalytic domain consists of a scaffold of two subdomains organized similarly to those described for other SVMPs, including the zinc and calcium-binding sites. The free cysteine residue Cys(189) is located within a hydrophobic core and it is not available for disulfide bonding or other interactions. There is no identifiable secondary structure for the disintegrin domain, but instead it is composed mostly of loops stabilized by seven disulfide bonds and by two calcium ions. The ECD region is in a loop and is structurally related to the RGD region of RGD disintegrins, which are derived from I`ll SVMPs. The ECD motif is stabilized by the Cys(117)_Cys(310) disulfide bond (between the disintegrin and cysteine-rich domains) and by one calcium ion. The side chain of Glu(276) of the ECD motif is exposed to solvent and free to make interactions. In bothropasin, the HVR (hyper-variable region) described for other Pill SVMPs in the cysteine-rich domain, presents a well-conserved sequence with respect to several other Pill members from different species. We propose that this subset be referred to as PIII-HCR (highly conserved region) SVMPs. The differences in the disintegrin-like, cysteine-rich or disintegrin-like cysteine-rich domains may be involved in selecting target binding, which in turn could generate substrate diversity or specificity for the catalytic domain. (C) 2008 Elsevier Ltd. All rights reserved.
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This study aimed at investigating the structural properties and mechanisms of the antifungal action of CpOsm, a purified osmotin from Calotropis procera latex. Fluorescence and CD assays revealed that the CpOsm structure is highly stable, regardless of pH levels. Accordingly, CpOsm inhibited the spore germination of Fusarium solani in all pH ranges tested. The content of the secondary structure of CpOsm was estimated as follows: alpha-helix (20%), beta-sheet (33%), turned (19%) and unordered (28%). RMSD 1%. CpOsm was stable at up to 75 degrees C, and thermal denaturation (T(m)) was calculated to be 77.8 degrees C. This osmotin interacted with the negatively charged large unilamellar vesicles (LUVs) of 1-palmitoyl-2-oleoyl-sn-glycero-3-phospho-rac-1-glycerol (POPG), inducing vesicle permeabilization by the leakage of calcein. CpOsm induced the membrane permeabilization of spores and hyphae from Fusarium solani, allowing for propidium iodide uptake. These results show that CpOsm is a stable protein, and its antifungal activity involves membrane permeabilization, as property reported earlier for other osmotins and thaumatin-like proteins. (C) 2011 Elsevier B.V. All rights reserved.
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1,3-beta-Glucan depolymerizing enzymes have considerable biotechnological applications including biofuel production, feedstock-chemicals and pharmaceuticals. Here we describe a comprehensive functional characterization and low-resolution structure of a hyperthermophilic laminarinase from Thermotoga petrophila (TpLam). We determine TpLam enzymatic mode of operation, which specifically cleaves internal beta-1,3-glucosidic bonds. The enzyme most frequently attacks the bond between the 3rd and 4th residue from the non-reducing end, producing glucose, laminaribiose and laminaritriose as major products. Far-UV circular dichroism demonstrates that TpLam is formed mainly by beta structural elements, and the secondary structure is maintained after incubation at 90 degrees C. The structure resolved by small angle X-ray scattering, reveals a multi-domain structural architecture of a V-shape envelope with a catalytic domain flanked by two carbohydrate-binding modules. Crown Copyright (C) 2011 Published by Elsevier Inc. All rights reserved.
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Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
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Background: NEP1-like proteins (NLPs) are a novel family of microbial elicitors of plant necrosis. Some NLPs induce a hypersensitive-like response in dicot plants though the basis for this response remains unclear. In addition, the spatial structure and the role of these highly conserved proteins are not known.Results: We predict a 3d-structure for the beta-rich section of the NLPs based on alignments, prediction tools and molecular dynamics. We calculated a consensus sequence from 42 NLPs proteins, predicted its secondary structure and obtained a high quality alignment of this structure and conserved residues with the two Cupin superfamily motifs. The conserved sequence GHRHDWE and several common residues, especially some conserved histidines, in NLPs match closely the two cupin motifs. Besides other common residues shared by dicot Auxin-Binding Proteins (ABPs) and NLPs, an additional conserved histidine found in all dicot ABPs was also found in all NLPs at the same position.Conclusion: We propose that the necrosis inducing protein class belongs to the Cupin superfamily. Based on the 3d-structure, we are proposing some possible functions for the NLPs.
Resumo:
Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)
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Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)