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 columna vertebral de la proteína en 3D y sirve como marco visual para colgar detalles de toda la estructura atómica, como las bolas de 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 columna vertebral 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 (girar, doblar y desplegar). Este método ha retratado con éxito la organización general de las estructuras proteicas, reflejando su naturaleza tridimensional y permitiendo una mejor comprensión de estos objetos complejos tanto por parte de biólogos estructurales expertos como por 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 estructuras de proteínas para un artículo en Advances in Protein Chemistry [5] (ahora disponible en forma comentada en línea en Anatax). Estos dibujos se delinearon con bolígrafo sobre papel de calco sobre una copia impresa de una traza Cα de las coordenadas atómicas y se sombrearon con lápices de colores o pasteles; [6] conservaron posiciones, suavizaron el camino de la columna vertebral e incorporaron pequeños cambios locales para eliminar la ambigüedad de la apariencia visual. [4] Además del dibujo de la cinta de triosa isomerasa a la derecha, otros ejemplos dibujados a mano representan prealbúmina, flavodoxina y superóxido dismutasa de Cu,Zn.
En 1982, Arthur M. Lesk y sus compañeros de trabajo habilitaron por primera vez la generación automática de diagramas de cinta a través de una implementación computacional que utiliza archivos del banco de datos de proteínas 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 Hermite splines como primitivo de dibujo básico. Un tipo de implementación spline pasa a través de cada punto guía Cα, produciendo una curva exacta pero entrecortada. Tanto las cintas dibujadas a mano como la mayoría de las cintas por 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 más agradable a la vista y comprensible. Para dar el radio correcto a las espirales helicoidales y al mismo tiempo preservar las hebras β suaves, las splines se pueden modificar mediante desplazamientos proporcionales a la curvatura local, como lo desarrolló por primera vez Mike Carson para su programa Ribbons [8] y luego lo adaptó otro software de gráficos moleculares, como como el programa Mage de código abierto para gráficos kinemage [9] que produjo la imagen de la cinta en la parte superior derecha (otros ejemplos: trímero 1XK8 y ADN polimerasa).
Desde sus inicios, y continuando en el presente, los diagramas de cintas han sido la representación más común de la estructura de las proteínas y una elección común de imagen de portada para una revista o 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 ) guiada por vectores de dirección. El programa fue construido sobre la base de gráficos moleculares tradicionales por Arthur M. Lesk , Karl Hardman y John Priestle. [10] Jmol es un visor de código abierto basado en Java para explorar estructuras moleculares en la web; incluye una versión simplificada de cintas de "dibujos animados". Otros programas de gráficos como DeepView (ejemplo: ureasa) y MolMol (ejemplo: dominio SH2) también producen imágenes de cinta. KiNG [11] es el sucesor de Mage basado en Java (ejemplos: vista superior y vista lateral de α-hemolisina).
UCSF Chimera es un poderoso programa de modelado molecular que también incluye visualizaciones como cintas, que se destacan 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.
