Proyectos de Investigación Básica o Aplicada en Ingenierías o Biomédicas, 2019-1
Flor Maria Cardenas Cacya; Henry Nicolas Quispe Chuquitarqui; Luis Andre Tito Huaylla; Jorge Luis Mendoza Vargas; David Miguel Angel Ychocan Ura; Dayanne Alexandra Pamo Coaquira; Joel Ireta Moreno; Juan Ramon Diaz Pizarro; Raul Ernesto Luque Alavrez; Miguel Angel Vizcardo Cornejo
Objetivo
Estudiar la evolución dinámica de la estructura de proteínas intrínsecamente desordenadas para determinar si su dinámica es única (no aleatoria) y si dicha dinámica está correlacionada con la dinámica estructural de las porciones ordenadas de las proteínas. Lo anterior probaría que las proteínas intrínsecamente desordenaras también siguen los paradigmas centrales de las bio-ciencias.
Resumen:
El presente trabajo de investigación tiene como objetivo estudiar la evolución dinámica de las estructuras de proteínas intrínsecamente desordenadas obtenidas por medio del método RMN (Resonancia Magnética Nuclear) usando dinámica molecular clásica y una descripción de las fluctuaciones de la estructura por medio de cuaterniones asociados a la misma y Deep learning. Este proyecto de investigación generará conocimiento que servirá como base para futuras investigaciones, como una metodología para el análisis de distintas proteínas, las cuales podrían derivar en productos tecnológicos o en el desarrollo de procedimientos que ayuden a resolver problemas de salud pública, lo cual podría tener un gran impacto económico.
Palabras clave
Estructura de las proteínas, plegamiento de proteínas, dinámica molecular clásica, UNSA, AREQUIPA
Problema central
El paradigma central de las bio-ciencias (biofísica y bioquímica) es que la función biológica de las macromoléculas como las proteínas está regulada por su estructura, la cual, a su vez, está determinada por la secuencia de los amino ácidos que la conforman (estructura primaria). Por otro lado, también se ha establecido que la función de las proteínas está inextricablemente conectado a su dinámica estructural, esto es, a la evolución dinámica de la estructura de una proteína en el tiempo. Los dos paradigmas anteriores implican que la dinámica estructural de las proteínas también está codificada en su estructura primaria. Entender esa codificación es por tanto un problema central de las bio-ciencias. Aunque descubrimiento de proteínas biológicamente funcionales y que son intrínsecamente desordenadas en su estructura, ya sea completamente o solo en ciertas porciones de su secuencia, cuestionó seriamente los paradigmas centrales de las bio-ciencias, en la actualidad se piensa que las regiones intrínsecamente desordenadas también están determinadas por la estructura primaria de las proteínas. Lo que aún no está del todo esclarecido es si la dinámica estructural intrínseca a esas regiones desordenadas, es única y está determinada por la estructura primaria de las proteínas intrínsecamente desordenadas. En el presente proyecto se pretende responder al cuestionamiento anterior, lo cual nos permitiría corroborar o desechar uno de los paradigmas centrales de las bio-ciencias. El determinar si existe correlación entre la dinámica estructural de las zonas desordenadas y ordenadas de una proteína sería de gran importancia para entender los procesos donde estas proteínas se ven involucradas como en el de formación de fibras amiloides, cuya presencia se asocia a enfermedades como el Alzheimer, Parkinson y diabetes tipo 2, entre otras.
Hipótesis planteada
La hipótesis central del presente proyecto es que el movimiento de algunos de los residuos en las zonas desordenadas de las PID se encuentra correlacionado ya sea con el movimiento de alguno de los residuos en las zonas de los PID, y/o con algunos residuos también pertenecientes a las zonas desordenada, de esta forma se podría entender la evidencia experimental que indica que la función y la dinámica de las proteínas PID está determinada por la estructura primaria de las mismas, esto es por la secuencia de los aminoácidos que las conforman.
Resultados esperados
02 Estudiantes o egresados UNSA titulados/graduados con la opción de Tesis formato artículos, con publicaciones en revistas indizadas en bases Scopus o Web of Science.
01 Profesionales Capacitados en estructuras proteicas.
03 Artículos científicos aceptados para publicación en revistas indizadas en la base Scopus o Web of Science.
01 ponencias realizadas internacionalmente de los resultados intermedios o finales de la investigación.
Así mismo se presentará:
Compendio del estudio de la evolución dinámica de la estructura de proteínas intrínsecamente desordenadas.
Impactos esperados
El determinar si existe correlación entre la dinámica estructural de las zonas desordenadas y ordenadas de una proteína
sería de gran importancia para entender los procesos donde estas proteínas se ven involucradas como en el de formación de fibras amiloides, cuya presencia se asocia a enfermedades como el Alzheimer, Parkinson y diabetes tipo 2, entre otras. Éste conocimiento puede entonces ser co-adyuvante en el desarrollo de estrategias para evitar la agregación proteica y por ende en el tratamiento de las enfermedades arriba mencionadas. Por otro lado, el conocimiento generado al desarrollar este proyecto se pretende publicar en al menos dos artículos en revistas indexadas de circulación internacional. Además al realizar este proyecto se promoverá la formación de un grupo de investigación en física computacional en la UNSA y seis alumnos de la licenciatura en física realizarán su trabajo de tesis. Con este proyecto se adquirirá una estación de trabajo el cual estará en el área de ingenierías en informática.