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LNCC, GMMSB e a ferramenta de gerar bibliotecas de fragmentos de proteínas ProFrager
Publicado em: 03/01/2013,00:00
O Grupo de Modelagem Molecular de Sistemas Biológicos (GMMSB) é um grupo de pesquisa multidisciplinar do Laboratório Nacional de Computação Científica - LNCC/MCTI - que desenvolve pesquisas interdisciplinares abarcando áreas como biologia, física, matemática aplicada e computação de alto desempenho. Este Grupo iniciou atividades em 2002 com o objetivo de desenvolver aplicações de métodos computacionais, técnicas e algoritmos na área de desenho racional de fármacos baseado em estruturas, predição de estruturas por primeiros princípios, determinação de propriedades eletrostáticas de macro-moléculas biológicas utilizando cálculos quânticos. O Grupo de Modelagem Molecular de Sistemas Biológicos possui, também, linhas de pesquisa que visam a descoberta de novos fármacos para o tratamento de doenças negligenciadas como por exemplo Leishmaniosis, Doença de Chagas, entre outras. O Grupo é um dos responsáveis pela organização Escola de Modelagem Molecular em Sistemas Biológicos (EMMSB), evento bianual que acontece desde 2002, completando um ciclo de dez anos e contribuindo para a formação de modeladores moleculares e consequentemente para o desenvolvimento de uma área estratégica para a ciência brasileira. A EMMSB se caracteriza por abordar um amplo espectro de métodos, técnicas e áreas de aplicações tais como desenvolvimento de fármacos, bionanotecnologia, biologia estrutural, proteômica e etc. Desde o início de suas atividades, Grupo de Modelagem Molecular de Sistemas Biológicos, contribui para a comunidade acadêmica nacional por meio da disponibilização de programas desenvolvidos e através da formação de recursos humanos de alto nível na área de desenvolvimento metodológico em modelagem molecular. O GMMSB também já pateteou e disponibilizou alguns Softwares e Sistemas Computacionais que contribuem nas áreas de e Biossistemas e Bioinformática; dentre eles podemos citar: o GAPF (Genetic Algorithm for Protein Folding) que foi desenvolvido para realizar a predição de estrutura de proteínas com diferentes metodologias. O GAPF utiliza um campo de força aliado a uma função de solvatação efetiva para avaliação das estruturas. O programa apresenta aos usuários uma grande gama de opções e parâmetros controlando o algoritmo genético e aspectos da função de energia; o GAHP (Genetic Algorithm for HP Model) que é a implementação de uma estratégia de otimização baseada em um algoritmo genético de múltiplas soluções para encontrar conformações ótimas de sequências para o modelo hidrofóbico-polar em três dimensões. (o programa está disponível para a comunidade acadêmica); temos ainda o Portal MHOLline, que é um Sistema Computacional para Modelagem Comparativa em Genômica Estrutural, ele combina um conjunto específico de programas de análise de estrutura de proteínas, para alinhamento de sequências locais, incluindo os métodos de modelação e identificação comparativos regiões transmembranares e análise da qualidade estereoquímica para cada modelo de proteína que é construído; o Portal ProFrager, o qual vamos detalhar neste artigo e, muito em breve, teremos um novo integrante desta família; o DockThor, que abordaremos em um próximo texto. O Profrager é um novo programa para geração de bibliotecas de fragmentos de proteínas, ele oferece mais flexibilidade do que programas alternativos, sendo capaz de criar bibliotecas usando novas abordagens, tal como, uma estratégia multiobjetivo. Os usuários podem escolher diversos parâmetros que controlam aspectos críticos das bibliotecas. Essas bibliotecas têm uso generalizado entre os métodos modernos de predição de estrutura de proteínas. Trata-se de uma das estratégias básicas para simplificar a complexidade do espaço conformacional associado com o problema de previsão de estrutura de proteínas. O Profrager oferece ao usuário opções avançadas para a criação de suas bibliotecas, tais como, a criação de fragmentos exclusivamente a partir de estruturas homólogas (ou não homólogas) à sequência alvo, escolher entre diferentes bancos de proteínas e selecionar a matriz de similaridade a ser utilizada. A geração dos fragmentos pode ainda ser refinada através da predição da estrutura secundária da sequência alvo. O programa gera estatísticas úteis sobre os fragmentos além de arquivos totalmente compatíveis com os programas predição de estrutura de proteínas Rosetta e GAPF. O programa ProFrager é disponibilizado à comunidade científica sob a licença GPL e seu uso está disponível no portal do SINAPAD (Sistema Nacional de Processamento de Auto Desempenho) que é uma rede de centros de computação de alto desempenho instituída pelo Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação (MCTI). O Grupo de Modelagem Molecular de Sistemas Biológicos (GMMSB) é coordenado pelo Professor Dr. Laurent Emmanuel Dardenne que é doutorado em Ciências Biológicas (Biofísica) pelo Instituto de Biofísica Carlos Chagas Filho da Universidade Federal do Rio de Janeiro. Atualmente ele é pesquisador associado do Laboratório Nacional de Computação Científica, um Instituto de pesquisa que pertence ao Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação. Professor Dardenne possui ampla experiência na área de Biofísica, com ênfase em Modelagem Molecular, atuando principalmente nos seguintes temas: desenvolvimento de metodologias de docking e predição ab initio de estruturas de proteínas, drug design, dinâmica molecular, algoritmos genéticos e cálculos quânticos de estrutura eletrônica. O Laboratório Nacional de Computação Científica LNCC/MCTI está situado à Avenida Getúlio Vargas, 333 Quitandinha na Cidade de Petrópolis, Estado do Rio de Janeiro. Para conhecer um pouco mais sobre o GMMSB, o SINAPAD e o LNCC visite os sites: http://www.gmmsb.lncc.br | https://www.lncc.br/sinapad | http://www.mholline.lncc.br/ e www.lncc.br
