Nuevos métodos para el ajuste flexible de estructuras macromoleculares a distintas resoluciones

233 Pages·2012·36.52 MB·Spanish

UNIVERSIDAD COMPLUTENSE DE MADRID
FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS
Departamento de Bioquímica y Biología Molecular I

NUEVOS MÉTODOS PARA EL AJUSTE FLEXIBLE DE
ESTRUCTURAS MACROMOLECULARES A
DISTINTAS RESOLUCIONES EMPLEANDO MODOS
NORMALES DE VIBRACIÓN EN COORDENADAS
INTERNAS

MEMORIA PARA OPTAR AL GRADO DE DOCTOR
PRESENTADA POR
José Ramón López Blanco

Bajo la dirección del doctor

Pablo Chacón Montes

Madrid, 2012

© José Ramón López Blanco, 2012
Universidad Complutense de Madrid
Facultad de Ciencias Químicas
Departamento de Bioquímica y Biología Molecular I
Nuevos métodos para el ajuste flexible de
estructuras macromoleculares a distintas
resoluciones empleando modos normales de
vibración en coordenadas internas
Tesis Doctoral
José Ramón López Blanco
2012

Universidad Complutense de Madrid
Facultad de Ciencias Químicas
Departamento de Bioquímica y Biología Molecular I
Memoria presentada para optar al grado de
Doctor por
José Ramón López Blanco
Esta tesis doctoral ha sido llevada a cabo en los Departamentos de Biología Físico-Química
del Centro de Investigaciones Biológicas y de Química Física Biológica del Instituto de Química-Física
Rocasolano (ambas instituciones del CSIC) bajo la dirección del Dr. Pablo Chacón Montes.
Firma del Doctorando Conformidad del Director

_________________ _________________
José Ramón López Blanco Dr. Pablo Chacón Montes

A toda mi familia...

Agradecimientos

Índice general
1. Motivación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
2. Objetivos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
3. Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
3.1. Análisis vibracional . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
3.1.1. El modelo físico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
3.1.2. Modelos reduccionistas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
3.1.3. Análisis vibracional en coordenadas internas . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
3.2. Validación del análisis vibracional . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
3.2.1. Correlación con las fluctuaciones atómicas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
3.2.2. Correspondencia con dinámica esencial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
3.2.3. Correlación con conjuntos de conformaciones obtenidos por RMN . . . . . . 22
3.3. Aplicaciones del análisis vibracional . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
3.3.1. Predicción de flexibilidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
3.3.2. Refinamiento estructural . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
3.3.3. Transiciones conformacionales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
3.3.4. Predicción de interacciones proteína-proteína . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
3.3.5. Predicción de interacciones proteína-ligando . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
3.3.6. Respuesta mecánica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
3.3.7. Ajuste flexible de mapas de microscopía electrónica . . . . . . . . . . . . . . 29
3.4. Microscopía electrónica y análisis de partículas individuales . . . . . . 29
3.4.1. Preparación de la muestra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
3.4.2. Toma de micrografías . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
3.4.3. Procesamiento de imagen y reconstrucción tridimensional . . . . . . . . . . . 32
3.5. Ajuste macromolecular . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
3.5.1. Ajuste rígido . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
3.5.2. Ajuste flexible . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
3.5.3. Métodos de ajuste flexible basados en el análisis vibracional . . . . . . . . . . 35
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