Modelos bidimensionales de plegamiento de proteínas

Los modelos bidimensionales usados por el grupo de Dill et al. (1995), usando un alfabeto reducido donde los aminoácidos son polares (P) o hidrofóbicos (H) y donde las cadenas se pliegan en una malla bidimensional sirvieron originalmente para aproximarse al plegamiento de una forma simplificada. En general se acepta que estos modelos reproducen las carácterísticas más importantes del proceso de plegamiento real con la ventaja de ser más manejables:

• se forman estructuras secundarias, que limitan la velocidad del proceso
• el plegamiento se hace por etapas y está dominado por la hidrofobicidad

Vamos a definir más formalmente este modelo, porque ilustra de forma sencilla los algoritmos de dinámica molecular que mencionaremos en la siguiente sección:

• dado el alfabeto {H,P}, una proteína es una secuencia de longitud N, tal como HHHPPPHHPPPPPHHHPPPPHHH.
• las proteínas viven en una malla bidimensional, como la de la figura 3.1, donde cada posición no puede estar ocupada por más de un residuo.
• cada celda de la malla tiene 4 vecinos: N, S, E y O.
• cada residuo está dado en coordenadas internas empezando por el extremo, por ejemplo el residuo 2 está al N del 1.
• hay por lo tanto un máximo de $4^{N}$ conformaciones posibles.
• no se admiten cruces en la secuencia.
• cuando dos residuos no contiguos en secuencia ocupan celdas vecinas se dice que interaccionan.
• la energía de cada interacción se evalúa usando la matriz de la tabla 3.1.
• la conformación nativa es aquella que minimiza la energía total, maximizando la estabilidad en solución.

Figura 3.1: Plegamiento en dos dimensiones en el modelo HP de Dill et al. (1995).

Tabla 3.1: Matriz de interacción $M_{ij}$ en un modelo HP

	P	H
P	0	-1
H	-1	-3