Repeat with me: “Proteins are mosaics!”

Las proteínas son los polímeros más versátiles y fascinantes que pueden encontrarse en la biósfera. Formadas por simples repeticiones lineales de ~20 grupos de átomos, estas moléculas se pliegan espontáneamente en estructuras complejas, conjurando la información génica con la del medio ambiente. Durante los pasados 40 años se han descripto a las estructuras proteicas como "mosaicos" en los que se identifican "dominios" de plegado que evolucionan en forma combinatorial ¿Pueden las estructuras de los dominios mismos ser a su vez vistas como mosaicos?Proteins are the most versatile and fascinating polymers to be found in the biosphere. Composed by simple linear repetitions of ~20 atom-groups, these molecules spontaneously fold into complex structures, spelling genetic and environmental information. Over the last 40 years protein structures were described as ‘mosaics’ of structural ‘domains’ that evolve in a combinatorial way. Can the structure of domains themselves be described as mosaics?Fil: Ferreiro, Diego. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Biológica. Laboratorio de Fisiología de Proteínas; Argentin

Frustration in Biomolecules

Biomolecules are the prime information processing elements of living matter. Most of these inanimate systems are polymers that compute their structures and dynamics using as input seemingly random character strings of their sequence, following which they coalesce and perform integrated cellular functions. In large computational systems with a finite interaction-codes, the appearance of conflicting goals is inevitable. Simple conflicting forces can lead to quite complex structures and behaviors, leading to the concept of "frustration" in condensed matter. We present here some basic ideas about frustration in biomolecules and how the frustration concept leads to a better appreciation of many aspects of the architecture of biomolecules, and how structure connects to function. These ideas are simultaneously both seductively simple and perilously subtle to grasp completely. The energy landscape theory of protein folding provides a framework for quantifying frustration in large systems and has been implemented at many levels of description. We first review the notion of frustration from the areas of abstract logic and its uses in simple condensed matter systems. We discuss then how the frustration concept applies specifically to heteropolymers, testing folding landscape theory in computer simulations of protein models and in experimentally accessible systems. Studying the aspects of frustration averaged over many proteins provides ways to infer energy functions useful for reliable structure prediction. We discuss how frustration affects folding, how a large part of the biological functions of proteins are related to subtle local frustration effects and how frustration influences the appearance of metastable states, the nature of binding processes, catalysis and allosteric transitions. We hope to illustrate how Frustration is a fundamental concept in relating function to structural biology.Comment: 97 pages, 30 figure

Structural and Energetic Characterization of the Ankyrin Repeat Protein Family

Ankyrin repeat containing proteins are one of the most abundant solenoid folds. Usually implicated in specific protein-protein interactions, these proteins are readily amenable for design, with promising biotechnological and biomedical applications. Studying repeat protein families presents technical challenges due to the high sequence divergence among the repeating units. We developed and applied a systematic method to consistently identify and annotate the structural repetitions over the members of the complete Ankyrin Repeat Protein Family, with increased sensitivity over previous studies. We statistically characterized the number of repeats, the folding of the repeat-arrays, their structural variations, insertions and deletions. An energetic analysis of the local frustration patterns reveal the basic features underlying fold stability and its relation to the functional binding regions. We found a strong linear correlation between the conservation of the energetic features in the repeat arrays and their sequence variations, and discuss new insights into the organization and function of these ubiquitous proteins.Fil: Parra, Rodrigo Gonzalo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Espada, Rocío. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Verstraete, Nina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Ferreiro, Diego Ulises. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentin

Capturing coevolutionary signals in repeat proteins

The analysis of correlations of amino acid occurrences in globular proteins has led to the development of statistical tools that can identify native contacts -- portions of the chains that come to close distance in folded structural ensembles. Here we introduce a statistical coupling analysis for repeat proteins -- natural systems for which the identification of domains remains challenging. We show that the inherent translational symmetry of repeat protein sequences introduces a strong bias in the pair correlations at precisely the length scale of the repeat-unit. Equalizing for this bias reveals true co-evolutionary signals from which local native-contacts can be identified. Importantly, parameter values obtained for all other interactions are not significantly affected by the equalization. We quantify the robustness of the procedure and assign confidence levels to the interactions, identifying the minimum number of sequences needed to extract evolutionary information in several repeat protein families. The overall procedure can be used to reconstruct the interactions at long distances, identifying the characteristics of the strongest couplings in each family, and can be applied to any system that appears translationally symmetric

Protein Repeats from First Principles

Some natural proteins display recurrent structural patterns. Despite being highly similar at the tertiary structure level, repeating patterns within a single repeat protein can be extremely variable at the sequence level. We use a mathematical definition of a repetition and investigate the occurrences of these in sequences of different protein families. We found that long stretches of perfect repetitions are infrequent in individual natural proteins, even for those which are known to fold into structures of recurrent structural motifs. We found that natural repeat proteins are indeed repetitive in their families, exhibiting abundant stretches of 6 amino acids or longer that are perfect repetitions in the reference family. We provide a systematic quantification for this repetitiveness. We show that this form of repetitiveness is not exclusive of repeat proteins, but also occurs in globular domains. A by-product of this work is a fast quantification of the likelihood of a protein to belong to a family.Fil: Turjanski, Pablo Guillermo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Computación; ArgentinaFil: Parra, Rodrigo Gonzalo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Espada, Rocío. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Becher, Veronica Andrea. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Computación; ArgentinaFil: Ferreiro, Diego. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentin

Detecting Repetitions and Periodicities in Proteins by Tiling the Structural Space

The notion of energy landscapes provides conceptual tools for understanding the complexities of protein folding and function. Energy Landscape Theory indicates that it is much easier to find sequences that satisfy the "Principle of Minimal Frustration" when the folded structure is symmetric (Wolynes, P. G. Symmetry and the Energy Landscapes of Biomolecules. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1996, 93, 14249-14255). Similarly, repeats and structural mosaics may be fundamentally related to landscapes with multiple embedded funnels. Here we present analytical tools to detect and compare structural repetitions in protein molecules. By an exhaustive analysis of the distribution of structural repeats using a robust metric we define those portions of a protein molecule that best describe the overall structure as a tessellation of basic units. The patterns produced by such tessellations provide intuitive representations of the repeating regions and their association towards higher order arrangements. We find that some protein architectures can be described as nearly periodic, while in others clear separations between repetitions exist. Since the method is independent of amino acid sequence information we can identify structural units that can be encoded by a variety of distinct amino acid sequences

Galaxias en fusión menor :

Tesis (Doctorado en Astronomía)--Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Matemática, Astronomía y Física, 2005.En esta tesis se presentan los resultados de la fotometría B, V, I y Halfa de una muestra de once pares de galaxias en fusión menor. Se determinaron la magnitud total y los colores integrados para cada galaxia. Se construyeron los perfiles de luminosidad y se les ajustaron las componentes bulbo y disco. Se identificaron las regiones de formacion estelar y se midieron los parametros tales como posicion, tamano, edades, colores integrados, luminosidad y anchos equivalentes. Se investigó la naturaleza de las regiones de formación estelar y se compararon con las propiedades de las Galaxias Enanas Tidales disponibles en la literatura

Efectos adversos asociados a la suplementación con calcifediol frente a la suplementación con colecalciferol

Niveles insuficientes o deficiencia de vitamina D suponen, en la actualidad, una epidemia en todo el mundo, afectando a niños, adultos, especialmente mujeres posmenopáusicas, y ancianos, con múltiples consecuencias en el sistema musculoesquelético, inmune o cardiovascular, entre otros, considerando que su función principal es la regulación de la homeostasis del calcio. En este sentido, la suplementación con vitamina D es fundamental para la prevención y el tratamiento de la problemática, con la osteoporosis como una de las grandes consecuencias. Hoy en día, la forma más utilizada como suplemento de vitamina D es el colecalciferol (vitamina D3), aunque el calcifediol (25(OH)D3) también ha sido sugerido como alternativa terapéutica, ya que tiene una vida media mucho más corta y provoca un aumento más rápido y sostenido de los niveles séricos de 25(OH)D3 en comparación con el colecalciferol. Así, el objetivo de la presente revisión bibliográfica fue conocer la evidencia actual sobre la seguridad de la suplementación con calcifediol frente a la suplementación con colecalciferol en la prevención y tratamiento de la hipovitaminosis D; concluyendo que ambos son seguros, ya que a ninguno se le ha atribuido efectos adversos con las dosis utilizadas.Máster en Nutrición Geriátric