Los diagramas de cinta , también conocidos como diagramas de Richardson , son representaciones esquemáticas en 3D de la estructura de las proteínas y son uno de los métodos más comunes de representación de proteínas que se utilizan en la actualidad. La cinta representa el curso general y la organización de la estructura principal de la proteína en 3D y sirve como marco visual para colgar detalles de toda la estructura atómica, como las bolas para los átomos de oxígeno unidos al sitio activo de la mioglobina en la figura adyacente. Los diagramas de cinta se generan interpolando una curva suave a través de la estructura principal del polipéptido . Las hélices α se muestran como cintas enrolladas o tubos gruesos, las láminas β como flechas y las bobinas o bucles no repetitivos como líneas o tubos delgados. La dirección de la cadena polipeptídica se muestra localmente mediante las flechas y puede indicarse en general mediante una rampa de color a lo largo de la cinta. [1]
Los diagramas de cinta son simples pero poderosos, y expresan los conceptos básicos visuales de una estructura molecular (torsión, plegado y desplegado). Este método ha representado con éxito la organización general de las estructuras de proteínas, reflejando su naturaleza tridimensional y permitiendo una mejor comprensión de estos objetos complejos tanto por parte de biólogos estructurales expertos como de otros científicos, estudiantes [2] y el público en general.
Los primeros diagramas de cinta, dibujados a mano por Jane S. Richardson en 1980 (influenciados por ilustraciones individuales anteriores), [3] fueron los primeros esquemas de la estructura de proteínas en 3D que se produjeron sistemáticamente. [3] [4] Fueron creados para ilustrar una clasificación de las estructuras de proteínas para un artículo en Advances in Protein Chemistry [5] (ahora disponible en forma anotada en línea en Anatax). Estos dibujos fueron delineados con lápiz sobre papel vegetal sobre una impresión de un trazo Cα de las coordenadas atómicas, y sombreados con lápiz de color o pasteles; [6] conservaron las posiciones, suavizaron la ruta de la cadena principal e incorporaron pequeños cambios locales para desambiguar la apariencia visual. [4] Además del dibujo de cinta de la triosa isomerasa a la derecha, otros ejemplos dibujados a mano representaban prealbúmina, flavodoxina y superóxido dismutasa de Cu,Zn.
En 1982, Arthur M. Lesk y sus colaboradores habilitaron por primera vez la generación automática de diagramas de cinta a través de una implementación computacional que utiliza archivos del Protein Data Bank como entrada. [7] Este algoritmo conceptualmente simple ajusta curvas B-spline polinómicas cúbicas a los planos peptídicos. La mayoría de los sistemas gráficos modernos proporcionan B-splines o splines de Hermite como primitiva de dibujo básica. Un tipo de implementación de spline pasa por cada punto guía Cα, produciendo una curva exacta pero entrecortada. Tanto las cintas dibujadas a mano como la mayoría de las de computadora (como las que se muestran aquí) se suavizan sobre aproximadamente cuatro puntos guía sucesivos (generalmente el punto medio del péptido) para producir una representación visualmente más agradable y comprensible. Para dar el radio correcto a las espirales helicoidales mientras se preservan las hebras β suaves, las splines se pueden modificar con desplazamientos proporcionales a la curvatura local, como lo desarrolló primero Mike Carson para su programa Ribbons [8] y luego fue adoptado por otro software de gráficos moleculares, como el programa de código abierto Mage para gráficos de cinemage [9] que produjo la imagen de cinta en la parte superior derecha (otros ejemplos: trímero 1XK8 y ADN polimerasa).
Desde sus inicios y hasta el presente, los diagramas de cinta han sido la representación más común de la estructura de las proteínas y una opción habitual como imagen de portada para una revista o un libro de texto.
Un programa popular utilizado para dibujar diagramas de cinta es Molscript. Molscript utiliza splines de Hermite para crear coordenadas para bobinas, giros, hebras y hélices. La curva pasa por todos sus puntos de control ( átomos de Cα ) guiados por vectores de dirección. El programa fue creado con base en gráficos moleculares tradicionales por Arthur M. Lesk , Karl Hardman y John Priestle. [10] Jmol es un visor basado en Java de código abierto para explorar estructuras moleculares en la web; incluye una versión "animada" simplificada de cintas. Otros programas de gráficos como DeepView (ejemplo: ureasa) y MolMol (ejemplo: dominio SH2) también producen imágenes de cinta. KiNG [11] es el sucesor basado en Java de Mage (ejemplos: vista superior y vista lateral de α-hemolisina).
UCSF Chimera es un potente programa de modelado molecular que también incluye visualizaciones como cintas, notable especialmente por la capacidad de combinarlas con formas contorneadas a partir de datos de microscopía crioelectrónica . [12] PyMOL , de Warren DeLano , [13] es un programa de gráficos moleculares popular y flexible (basado en Python ) que opera en modo interactivo y también produce imágenes 2D con calidad de presentación para diagramas de cinta y muchas otras representaciones.
