Protein Data Bank

Protein Data Bank
Designação	Protein Data Bank
Sigla	PDB
Ano de Criação	Inicio dos anos 70
Entidade Criadora	Walter Hamilton & Edgar Meyer pela Brookhaven National Laboratory
Entidade Gestora
Versão Atual
Área(s) de Aplicação	Farmacêutica

O que é o PDB?

O Protein Data Bank foi criado no inicio dos anos 70, aquando dum seminário de cristalografia de proteínas, onde Walter Hamilton sugeriu o que se veio a tornar o PDB. Esta plataforma foi lançada na Brookhaven National Library, denominando-se Protein Structure Library, da autoria de Edgar Meyer[1]. 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[2].

Na sua génese, este portal apenas possuía a estrutura tridimensional de cerca 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[1], o que permitiu que, de acordo com os dados mais recentes do próprio portal, o volume de informação ultrapassasse 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. Nestes ficheiros, é possível encontrar informação nos seguintes parâmetros[1],[3]:

1. Coordenadas 3D dos átomos
• Tipo de molécula (proteína, solvente ou ligando);
• Nome do átomo;
• Resíduo a que pertence (aminoácido);
• Coordenadas x,y,z (em Å);
• B-factor (mede vibração dos átomos);
2. Metadata acerca das condições experimentais;
3. Estrutura secundária e quaternária;
4. Mapeamento da densidade eletrónica;

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. O Rasmol[5] e outras ferramentas (como o PyMOL[6]) são softwares que permitem a integração da extensa informação contida nos ficheiros PDB e, a partir desta, realizar algumas funções que não seriam possíveis de se realizar “à mão”:

• Manipulação das coordenadas correção da geometria molecular;
• Visualização da estrutura tridimensional;
• Conformação Ramachandran;
• Análise de B-factor;
• Análise da carga da superfície proteica;

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. O Rasmol[5] e outras ferramentas (como o PyMOL[6]) são softwares que permitem a integração da extensa informação contida nos ficheiros PDB e, a partir desta, realizar algumas funções que não seriam possíveis de se realizar “à mão”:

• Manipulação das coordenadas correção da geometria molecular;
• Visualização da estrutura tridimensional;
• Conformação Ramachandran;
• Análise de B-factor;
• Análise da carga da superfície proteica;


Figura 1. Representação, em ribbon, da frankensteinase. Encontra-se assinalado algumas características estruturais atípicas: À esquerda, um centro de ligação formado por resíduos apolares; À direita, uma ponte dissulfureto numa região não-ordenada. Adaptado[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). A globalização quase imediata do PDB contribuiu para o seu crescimento sustentado. Em 2003, um memorando entre os vários parceiros (Estados Unidos, Japão e Europa) permitiu a formação da World Wide Portein Data Bank (wwPDB). Esta parceria tornou-se responsável pela formalização dos procedimentos associados à recolha, estandardização, anotação e disseminação dos dados enviados[1] (Figura 1).






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

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[7]. 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[8]. Com menor expressão, no PDB também existem estruturas obtidas através de microscopia eletrónica (EM) [1]. Na figura 3, é possível compreender a evolução do input de informação desde que o PDB foi criado e comparar a frequência da utilização e o impacto que as diferentes técnicas têm no PDB.

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 biológica .

Referências