Aluno do curso de Ciências Moleculares, desenvolvendo projeto de pesquisa em modelagem de proteínas com foco em drug design no LnBio.

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Implementação de uma rotina que, tendo como entrada um arquivo no formato FASTA¹⁾, estima o pI²⁾ da proteína ou peptídeo correspondente e sua carga em um determinado pH. Os cálculos serão feitos utilizando dados de pK³⁾ encontrados na literatura.

A entrada é o nome do arquivo que contém a sequência, um parâmetro opcional que indica o banco de dados de onde se deseja retirar os pKs (a ser escolhido dentre 6 opções, o default sendo a Wikipedia) e outro que indica o pH a partir do qual calcular a carga da proteína (entre 0 e 14, o default sendo 7.0). O pI será calculado da seguinte maneira:

pI = mean(pK)

O resultado será utilizado para estimar se a proteína tem carga postiva ou negativa, permitindo o uso da equação de Henderson-Hasselbalch mais adequada a cada caso: se o pH da solução é maior que o pI da proteína,

charge = sum(-1/(1 + 10^(pK_n - pH)))

onde pK_n são os pKs dos aminoácidos com cadeia lateral carregada negativamente. Se o pI é maior que o pH da solução,

charge = sum(1/(1 + 10^(pH - pK_n)))

considerando desta vez apenas os aminoácidos com cadeia lateral com carga positiva. Finalmente, por definição, se pH = pI,

charge = 0

A saída da função será um data frame contendo o nome do arquivo de entrada, o pI calculado, o nome do banco de dados escolhido pelo usuário, a carga calculada e o pH relativo a este cálculo.

Daniel:

Não tenho o conhecimento necessário para compreender o que sua função se dispõe a fazer. Você poderia detalhar melhor? Quais seriam as manipulações feita no objeto gerado pelo arquivo FASTA? Qual seria a formato de saída (retorno ao usuário) de sua função?

Ale: Também me falta embasamento. Sei que tem o conhecimento necessário para faze-lo, mas seria bom que na documentação e mesmo na página aqui tentasse explicar em termos menos exclusivos da área… Foi muito telegráfico. Vale também, como para a equação de Hendersson-Hasselbach, colocar os linques para que possamos entender os termos que não fazem parte do nosso universo(PI da proteína, FASTA, pK).

Paulo: já conversamos pessoalmente, vai fundo!

Kadu:

Dei uma expandida. Tinha deixado curtinho porque não sabia se ia ser aceito, me digam se está melhor agora.

Aceito sugestões.

PACOTE DE ANÁLISE ELÉTRICA BÁSICA DE PROTEÍNAS

diagnostics.r

Contém:

luciferase read.fasta(filename, header=TRUE) protein.charge(protein, pk = wiki, ph = 7.0) protein.diagnostics(filename, header=TRUE, db = “wk”, ph = 7.0)

:: luciferase O arquivo sem extensão “luciferase” contém a proteína homônima expressa no formato FASTA, retirada do site do NCBI para permitir a demonstração do pacote.

Exemplo de uso:

system(“cat luciferase”) ## OBS: o comando pressupõe o uso de um sistema baseado no Unix.

:: read.fasta(filename, header=TRUE)

A função 'read.fasta' abre um arquivo de nome 'filename', que pode ou não ter um cabeçalho (de uma única linha) a ser ignorado pela função. O parâmetro lógico 'header' (com default 'TRUE') indica se a primeira linha deve ser descartada.

O arquivo é transformado em um fator contendo cada aminoácido individualmente, devolvido ao usuário. Isso é feito para facilitar a análise eletroquímica da molécula. NÃO É FEITA consistência de dados para verificar se o arquivo não pertencia originalmente a uma molécula de DNA.

Um 'warning' avisa se há aminoácidos desconhecidos no arquivo.

Exemplos de uso:

source(“protein.diagnostics.r”) luci ← read.fasta(“luciferase”) summary(luci)

:: protein.charge(protein, pk = wiki, ph = 7.0)

A função 'protein.charge' abre um fator contendo uma proteína e utiliza uma manipulação da equação de Hendersson-Hasselbalch para calcular a carga da proteína em um determinado pH. O parâmetro 'pk' recebe um vetor numérico com nomes contendo o valor de pK a ser considerado para os aminoácidos carregados e para os terminais da proteína. Valores retirados da Wikipedia constituem o default. O parâmetro 'ph', com default 7,0, indica o pH em que o usuário deseja que o cálculo de carga seja realizado.

Exemplo de uso:

source(“protein.diagnostics.r”) luci ← read.fasta(“luciferase”) protein.charge(luci“, header=T, ph = 10.0)

:: protein.diagnostics(filename, header=TRUE, db = “wk”, ph = 7.0)

A função 'protein.diagnostics' utiliza as duas outras funções do pacote para abrir um arquivo de proteína sob o nome 'filename', salvar seu conteúdo como um fator intitulado 'protein' criado fora do escopo da função e calcular parâmetros eletroquímicos referentes à proteína. Estes incluem carga a um determinado pH, número de aminoácidos com carga positiva e negativa e pI.

Para os cálculos, a função contém uma tabela com dados de pk retirada de 6 fontes. As opções são 'ds' (DTASelect), 'eb' (EMBOSS), 'ro' (Rodwell), 'so' (Solomon), 'si' (Sillero) e 'wk'(Wikipedia), sendo a última o default.

Os parâmetros 'header' e 'ph' são passados adiante para as funções auxiliares.

A saída é uma matriz contendo o nome da proteína estudada, massa aproximada em daltons, número de cadeias laterais de aminoácidos com carga positiva e negativa, carga da proteína no pH passado como parâmetro, o pI (ponto isoelétrico) da proteína e a fonte dos valores de pk utilizados.

Exemplo de uso:

source(“protein.diagnostics.r”) protein.diagnostics(“luciferase”, header=T, db = “so”, ph = 3.0)

protein.diagnostics.r luciferase.r OBS.: Para usar o arquivo “luciferase”, recomendo apagar o ”.r“ e deixar sem extensão. Em tese, o programa deveria ser capaz de ler o arquivo independentemente do formato, mas a saída tem formato ótimo quando o arquivo de entrada não tem extensão. A função principal é a que tem o mesmo nome do arquivo; as demais funções são auxiliares que eu criei para o uso da principal, mas que funcionam independentemente e fazem o que suas help pages descrevem.