Protein Data Bank

O que é o PDB?

O PDB foi criado em 1972 e, atualmente, constitui um importante reservatório de conhecimento científico. Tal como o seu nome indica, o PDB é um “portfólio” de proteínas. As proteínas são complexos macromoleculares que, a temperatura fisiológica, apresenta um conjunto de estruturas que estão intimamente ligadas à função que estas desempenham[1]. Na sua génese, este portal apenas possuía a estrutura tridimensional acerca de 7 proteínas. Enquanto que, no início, a disponibilização da informação fosse voluntária, constitui nos dias de hoje um pré-requisito para uma possível publicação científica[2]. Atualmente, o volume de informação presente no PDB ultrapassa as 120,000 estruturas macromoleculares, englobando as mais variadas estruturas proteicas, desde ribossomas a vírus, incluído estruturas moleculares que ascende, na sua constituição, aos milhares de átomos[3], [4].

Que tipo de informação disponibiliza o PDB?

A informação presente no portal PDB encontra-se agrupada em ficheiros PDB. Estes ficheiros são constituídos por três componentes[3]:

1. Informação sobre as condições de obtenção da estrutura tridimensional;

2. Coordenadas de todos os átomos que constituem a estrutura;

3. Fatores estruturais de todos os pontos de difração;

Os ficheiros PDB podem ser exportados em dois formatos. O primeiro, a extensão .cif, permite exportar a informação cristalográfica. A extensão ”.cif” faz a ponte da informação contida nos ficheiros PDB com softwares de visualização de moléculas, como o RasMol. O RasMol é uma ferramenta que permite a visualização de estruturas tridimensionais moleculares[5]. É possível também exportar sob a forma de extensão “.pdb”. Esta extensão consiste num ficheiro texto, com toda a informação acerca da macromolécula, dos autores responsáveis pelo input da informação, das condições de obtenção da estrutura cristalográfica, das coordenadas dos átomos, entre outros parâmetros[3].

Quais os passos que são tomados quando é depositada informação?

Esta base de dados possui um determinado protocolo para os vários passos necessários para criar um ficheiro PDB (deposição, integração, validação e disseminação). Toda a cadeia de processos encontra-se esquematizada na figura 1.

Figura 1. Esquema dos processos que são necessários para a criação de um ficheiro PDB. Adaptado[2]

Como é extraída a informação que compõe os ficheiros PDB? A grande maioria das contribuições para este portal provêm da difração de raio-x[3].

A difração por raio-x é uma técnica utilizada na determinação da estrutura das proteínas. Baseia-se na interação entre raios-x monocromáticos e a amostra proteica. O padrão da radiação difratada permite identificar o composto, pois cada composto tem um padrão único, como se tratasse de uma impressão digital da proteína[6]. A ressonância magnética nuclear (NMR) é também uma técnica muito importante na produção de ficheiros PDB[3]. Esta técnica consiste na interação entre os vários momentos magnéticos de um núcleo com os vários átomos em seu redor e o campo magnético produzido por estes[7].

Data Mining e o PDB

O PDB tem sido cada vez mais utilizado para data mining de modelos estruturais. Enquanto que numa primeira fase, o PDB suscitava maior interesse na área da cristalografia e a sua informação era mais direccionada para essa mesma área (com maior enfâse na descrição do tipo de folding e motivos estruturais), posteriormente, a procura por novos compostos por parte da área farmacêutica transformou este portal num depósito de estruturas biológicas.[3]

Referências

[1] V. M. Burger, D. O. Nolasco, and C. M. Stultz, “Expanding the Range of Protein Function at the Far End of the Order-Structure Continuum.,” J. Biol. Chem., vol. 291, no. 13, pp. 6706–13, Mar. 2016.

[2] H. M. Berman, S. K. Burley, G. J. Kleywegt, J. L. Markley, H. Nakamura, and S. Velankar, “The archiving and dissemination of biological structure data,” Curr. Opin. Struct. Biol., vol. 40, pp. 17–22, 2016.

[3] D. Coles, “The Young Person’s Guide to the Data,” pp. 242–249, 1968.

[4] “RCSB Protein Data Bank - RCSB PDB.” [Online]. Available: http://www.rcsb.org/pdb/home/home.do. [Accessed: 30-Mar-2017].

[5] “RasMol and OpenRasMol.” [Online]. Available: http://www.openrasmol.org/. [Accessed: 30-Mar-2017].

[6] A. A. Bunaciu, E. gabriela Udriştioiu, and H. Y. Aboul-Enein, “X-Ray Diffraction: Instrumentation and Applications,” Crit. Rev. Anal. Chem., vol. 45, no. 4, pp. 289–299, Oct. 2015.

[7] V. Mlynárik, “Introduction to nuclear magnetic resonance,” Anal. Biochem., May 2016.