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Bioinformática

Estructuras sin secretos

Un sistema desarrollado por Embrapa ayuda a entender las funciones de las proteínas

La revelación de la compleja estructura de las proteínas es una tarea esencial, tanto en el estudio de los procesos biológicos como en la industria farmacéutica y, de manera más específica, en el análisis de los resultados posteriores al secuenciamiento del ADN de cualquier genoma. Para conocer e interpretar mejor la complejidad de estas moléculas, muchos de los investigadores del área emplean actualmente un conjunto de software desarrollados por el Núcleo de Bioinformática Estructural (NBI) de Embrapa Informática Agropecuaria, estatal con sede en Campinas, y una de las unidades de la Empresa Brasileña de Investigación Agropecuaria.

Este nuevo conjunto de herramientas, llamado Gold Sting Suite (sequence to and within graphics o secuencia dentro de gráficos-GSS), efectúa un análisis tridimensional de las proteínas que ayuda a los investigadores a comprender todo el ingenioso funcionamiento molecular, incluidos aspectos tales como la formación de sustancias que podrían llegar a transformarse en los principales componentes de la preparación de nuevos fármacos y defensivos agrícolas.

“El producto está disponible en el Protein Data Bank (PDB), el Banco de Datos de Proteínas del San Diego Supercomputer Center (SDSC), el mayor banco de datos de estructuras de proteínas del mundo, con sede en la Universidad de San Diego, y en la Universidad de Columbia, ambas en Estados Unidos. Está disponible también en laboratorios públicos de Europa, Asia y América Latina, como así también en los de Embrapa de Campinas y Brasilia”, dice el investigador Goran Neshich, líder del NBI. La reunión de todas las informaciones conocidas sobre las estructuras de las proteínas y el nivel de detalle en un mismo aplicativo favorecieron la aceptación mundial del Gold Sting.

El conjunto de programas surgió a partir de la necesidad de integrar las herramientas de análisis de estas estructuras que, anteriormente, exigían la utilización de varios softwares para los análisis moleculares. Totalmente basado en estudios biológicos disponibles en bancos de datos públicos, el sistema de Embrapa es diferente de los demás existentes orientados a este tipo de investigación, debido a que permite recabar detalladamente la información sobre la secuencia y la estructura de las proteínas y la naturaleza de los contactos atómicos entre los aminoácidos, al margen de otras informaciones sobre cavidades y superficies de la proteína y sus conexiones. De acuerdo con Goran, se realizan por día, vía Internet, entre 2 mil y 5 mil accesos al aplicativo.

Con el software y el banco de datos, los investigadores pueden analizar el funcionamiento de actividades específicas de cada aminoácido en las proteínas, por ejemplo. Este análisis, con todos los parámetros a ellos atribuidos, permite la aplicación del conocimiento obtenido en sistemas que requieren datos experimentales. En la práctica esto significa que es posible aumentar o disminuir la actividad de una proteína, incluso eliminando acciones perjudiciales para el organismo, como por ejemplo irritaciones en la piel o cualquier otro efecto colateral del cóctel de proteasas (componentes de los medicamentos) contra el virus VIH.

Datos y parámetros
Actualmente, gran parte de las investigaciones en biología molecular se vincula a la estructura de las proteínas, porque los investigadores procuran conocer sus funciones y de qué manera puede modificárselas. La versión más reciente del conjunto de software funciona, simultáneamente como interfaz para la visualización de todas las informaciones mostradas por el sistema y como banco de datos de las características de las estructuras de las proteínas. “El NBI es el único laboratorio existente en el mundo que oferta productos de este tipo. Son 125 diferentes parámetros, que describen cada aminoácido existente dentro de una estructura proteica”, dice el científico.

El trabajo de investigación en el NBI contó con un aporte de más de 2,8 millones de reales, con la participación de la FAPESP, la Financiadora de Estudios y Proyectos (Finep) y el Consejo Nacional de Desarrollo Científico y Tecnológico (CNPq). Las investigaciones en el laboratorio de Campinas se abocan a estructuras proteicas de animales y vegetales, y representan un potencial de mercado mundial estimado por una consultora estadounidense en 3 millones de dólares. “No comercializamos el software, pues éste se inserta en el intercambio de información entre investigadores de entidades públicas internacionales. El software es público, pues los datos que se utilizan también son públicos”, aclara.

Desde 1998 se han concretado más de 12 millones de accesos mundiales a los aplicativos del Gold Sting y de sus versiones anteriores. Las empresas del sector farmacéutico también utilizan el producto, pero únicamente para la capacitación y evaluación de potencialidades del propio software y del banco de datos. “Aunque existe gran interés en las investigaciones, las empresas no las hacen por vías públicas, para no correr el riesgo de que sus estudios privados se vuelvan de conocimiento público. Por eso, la mejor opción para éstas sería la adquisición del software, para trabajar en sus propias computadoras, fuera de la red pública”, concluye.

Nuevas versiones
Con equipos de última generación, los datos recabados por el NBI se procesan, se calculan y se almacenan antes de ponerse a disposición. Para ello, el núcleo cuenta con seis investigadores permanentes en un grupo multidisciplinario integrado por un matemático, dos ingenieros electricistas con especialización en software, una física especializada en cristalografía de proteínas, un bioinformática y un biofísico. Ellos tienen en la mira nuevas actualizaciones del software en 2005, con el lanzamiento de la versión Diamond Sting, y en 2006, con el Star Sting. En este punto, el NBI finalizará la creación de interfaces de software, volcándose al gerenciamiento de informaciones, análisis y agrupamiento de datos.

Aunque comparativamente las investigaciones brasileñas son menores con relación a los dos grandes centros mundiales de bioinformática, en el área han crecido de manera considerable, tanto es así que el país fue elegido para ser sede en 2006 de la 14ª Conferencia Internacional de Sistemas Inteligentes en Biología Molecular, organizada por la International Society for Computational Biology, que por la primera vez saldrá del eje Europa-Estados Unidos.

Goran apuesta al impacto que la discusión con científicos internacionales generará sobre las investigaciones brasileñas (más información en el siguiente sitio: http://www.iscb.org/ismb_2006). Para ello, está articulándose la creación de la Sociedad Brasileña de Bioinformática y Biología Computacional, para congregar a los investigadores en el ámbito nacional. La intención también es fortalecer el Gold Sting hasta 2006, permitiendo así que el producto sea cada vez más utilizado.

El Proyecto
Creación de un centro para la investigación y oferta de servicios de bioinformática (CB)
Modalidad
Línea Regular de Auxilio a la Investigación
Coordinador
Goran Neshich – Embrapa Informática
Inversiones
R$ 185.731,72 y US$ 285.741,10 (Proyecto FAPESP)
R$ 488.669,03 (CNPq)
R$ 762.884,16 (Finep)

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