El primer paso en el desarrollo de un fármaco consiste en determinar la estructura de la proteína a la que va dirigido. Por ejemplo, el diseño de un antihistamínico para la alergia requiere del conocimiento de la estructura del receptor H1 de la histamina.
La determinación de la estructura tridimensional de una proteína (estructura terciaria) se realiza mediante la técnica de difracción de rayos X, RMN o criomicroscopía electrónica. Últimamente la técnica más empleada es la criomicroscopía, que consiste en congelar la muestra de forma muy rápida para evitar la formación de cristales de hielo, con la posterior toma de «imágenes» mediante haces de electrones. La técnica es costosa y requiere de personal muy cualificado, el último criomicroscopio que compró el CSIC costó 8 millones de euros.
Desarrollado por DeepMind, AlphaFold-2 es capaz de plegar una proteína a partir de su secuencia de aminoácidos con una gran precisión. Vamos a ponerlo a prueba con una pequeña proteína, la ubiquitina.
https://www.nature.com/articles/s41592-022-01488-1…
1. Copiamos la secuencia de aminoácidos de la ubiquitina en: https://www.rcsb.org/3d-view/1UBQ Display Files –> FASTA-sequence: MQIFVKTLTGKTITLEVEPSDTIENVKAKIQDKEGIPPDQQRLIFAGKQLEDGRTLSDYNIQKESTLHLVLRLRGG
2. Abrimos la versión online de AlphaFold-2: https://colab.research.google.com/…/AlphaFold2.ipynb…
Y en «query_sequence» pegamos la secuencia de aminoácidos de la ubiquitina. Sin cambiar nada pulsamos el botón de correr la aplicación (símbolo de reproducir). En la pantalla de advertencia pulsamos «ejecutar de todos modos»
2. Seguimos bajando y corriendo el resto de aplicaciones del programa, de una en una.
3. En el último paso nos descarga al ordenador un fichero zip con unas imágenes y 5 modelos moleculares de la proteína.
Utilizando el visor PyMol podemos comparar la estructura de la proteína determinada por criomicroscopía y con AlphaFold.
PyMol: https://pymol.org/2/
El PDB de la proteína lo tenemos en https://www.rcsb.org/3d-view/1UBQ
Download Files —>PDB Format.
Con el Pymol abrimos ambos PDBs y los superponemos, obteniéndose la imagen mostrada.
En rojo: Ubiquitina por criomicroscopía.
En verde: Predicción de AlphaFold.
Predice de forma muy precisa tanto la hélice alfa como las láminas beta.