Determinación de forma y tamaño de proteínas en disolución mediante dispersión de rayos-X y algoritmos genéticos

Resumen

Este trabajo consiste en el desarrollo y aplicación experimental de un método basado en una combinación de cálculo de Debye y algoritmos genéticos, que permite resolver numéricamente el problema inverso de la dispersión de rayos-X, es decir, deducir ab initio la forma y dimensiones de macromoléculas en disolución a partir de su perfil de dispersión. Este algoritmo genera eficazmente modelos estructurales (formados por varios cientos de esferas idénticas) cuyos perfiles de dispersión se ajustan a un determinado perfil problema. Los modelos obtenidos con perfiles teóricos calculados a partir de estructuras cristalográficas son convergentes y reproducen las estructuras problema, a la resolución del modelo. Aplicando el método a los perfiles experimentales de dispersión de rayos-X de nueve proteínas a 2 nm resolución, se han obtenido en todos los casos modelos convergentes hacia una determinada forma y cuyos perfiles son superponibles con los experimentales. Estos modelos son generalmente compatibles con las correspondientes estructuras cristalinas, lo que valida la aplicabilidad del método. El número de esferas de cada modelo está correlacionado con la masa molecular de cada proteína. Se ha predicho la forma de tres proteínas de estructura cristalográfica desconocida y se ha explorado la determinación de cambios estructurales en disolución.#