Alineamiento estructural
Estos alineamientos intentan establecer equivalencias entre dos o más estructuras de polímeros basándose en su forma y conformación tridimensional.
En contraste a la simple superposición estructural, donde al menos se conocen algunos residuos equivalentes de las dos estructuras, el alineamiento estructural no requiere un conocimiento previo de posiciones equivalentes.
El alineamiento estructural puede usarse, por lo tanto, para sugerir relaciones evolutivas entre proteínas que comparten una secuencia común muy corta.
La información mínima producida por un alineamiento estructural correcto es un conjunto de coordenadas tridimensionales superpuestas para cada estructura inicial.
Por esta razón, en los métodos de alineamiento estructural es común usar por defecto solo los átomos del esqueleto incluidos en el enlace peptídico.
Por simplicidad y eficiencia a menudo solo se consideran las posiciones del carbono alfa, ya que el enlace peptídico tiene una conformación planar mínimamente variante.
La superposición estructural se usa comúnmente para comparar conformaciones múltiples de la misma proteína (en cuyo caso no es necesario el alineamiento ya que la secuencia es la misma) y para evaluar la calidad de los alineamientos producidos usando solo información de las secuencias entre dos o más secuencias cuyas estructuras son conocidas.
[5][6] Se han desarrollado algoritmos basados en rotaciones multidimensionales y cuaterniones modificados para identificar relaciones topológicas entre estructuras proteicas sin la necesidad de un alineamiento predeterminado.
Sin embargo, esto no significa que el problema del alineamiento estructural sea NP-completo.
Como consecuencia, no existen algoritmos prácticos que converjan a las soluciones globales del alineamiento dada una función de puntuación.
[14] Las peculiaridades de la estructura secundaria que implican residuos contiguos en la secuencia aparecen en la diagonal principal de la matriz; otras diagonales en la matriz reflejan contactos espaciales entre residuos que no están cercanos uno al otro en la secuencia.
Esta representación es intensiva en memoria, ya que las características en la matriz cuadrada son simétricas sobre la diagonal principal (y por lo tanto redundantes).
En lugar de los carbonos alfa utilizados normalmente en alineamiento estructural, SSAP construye sus vectores desde carbonos beta para todos los residuos excepto glicina, método que así toma en consideración el estado rotamérico de cada residuo así como su localización a lo largo del esqueleto.
El método de extensión combinatoria es similar a DALI en que también rompe cada estructura del conjunto problema en una serie de fragmentos que se intentan entonces volver a ensamblar en un alineamiento completo.
El par AFP inicial que nuclea el alineamiento puede ocurrir en cualquier punto en la matriz de secuencias.
Similar a lo que se hace como primer paso en la extensión combinatoria, RAPIDO identifica fragmentos que son estructuralmente similares en las dos proteínas usando una aproximación basada en matrices de distancia por diferencias.
El paso final de refinamiento se realiza para mejorar la calidad del alineamiento.
Tras alinear las dos estructuras, el servidor aplica un algoritmo genético para la identificación de regiones conformacionalmente invariantes.
En adición a las funcionalidades proporcionadas por las actuales herramientas, RAPIDO puede identificar regiones estructuralmente equivalentes aun cuando éstas consistan en fragmentos que estén distantes en términos de secuencia y separados por otros dominios móviles.
Mejorar los métodos de alineamiento estructural constituye un área activa de investigación, y a menudo se proponen métodos nuevos o modificados que pregonan ofrecer ventajas sobre las anteriores y más ampliamente distribuidas técnicas.
Un ejemplo reciente, TM-align, utiliza un novedoso método para ponderar su matriz de distancias, en el cual se aplica programación dinámica.
En un estudio comparativo, TM-align ha resultado mejor, tanto en velocidad como en precisión, que DALI o la extensión combinatoria.
[27] Elegir una herramienta software para alineamiento estructural puede constituir un desafío debido a la gran variedad de paquetes disponibles, que se diferencian significativamente en metodología y fiabilidad.
