7: Descripción estadística de la estructura macromolecular
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Hay una serie de formas en las que se describe la estructura macromolecular en la biofísica, las cuales varían en el tipo de información que están tratando de transmitir. Considere estas dos perspectivas sobre la estructura macromolecular que representan límites opuestos: atomístico vs estadístico.
- Atomístico: Uso de átomos, moléculas pequeñas o grupos funcionales como bloques de construcción para la estructura biomolecular. Esta perspectiva se basa en los métodos dominantes utilizados para estudiar la estructura macromolecular (90% cristalografía de rayos X; 10% RMN). Tiene el mayor valor para describir interacciones detalladas de Ångstrom a escala nanométrica de naturaleza química, pero también tiende a reforzar una visión única y rígida de la estructura, aunque esto no puede ser el caso a temperaturas fisiológicas. La perspectiva atomística es inherente a los campos de fuerza molecular utilizados en la biofísica computacional, que nos permiten explorar procesos dependientes del tiempo y el trastorno molecular. Incluso dentro de la representación atomística, existen muchas formas complementarias de representar la estructura macromolecular. A continuación se presentan varias representaciones de la estructura de la mioglobina, cada una se utiliza para enfatizar características físicas específicas de la proteína.
- Estadística/física: Más aplicable para macromoléculas desordenadas o flexibles. Se hace énfasis en una descripción estadística de moléculas que pueden tener múltiples configuraciones. A menudo la estructura atómica/molecular queda completamente excluida. Estas herramientas tienen un valor particular para describir la entropía configuracional y el volumen excluido, y están influenciadas por las restricciones de los enlaces covalentes a lo largo de la cadena. Este enfoque es igualmente importante: 30— 40% de las secuencias primarias en PDB están asociadas con regiones desordenadas o no estructuradas. Las preferencias conformacionales se describen estadísticamente.
Modelos Estadísticos
- Estructura descrita en términos de funciones de distribución de probabilidad espacial.
- Puede haber restricciones en la geometría o las funciones energéticas que describen las interacciones entre y dentro de las cadenas.
- Discutiremos varios modelos que emergen para una cadena continua en el espacio que varía en rigidez, restricciones en la conformación y volumen excluido.
- Modelos de segmento: bobinas aleatorias, cadena de unión flexible, cadena de rotación libre
- Modelos de celosía: Teoría de Flory-Huggins
- Modelo continuo: cadena tipo gusano