IBMC
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web del Instituto de Biología Molecular y Celular

Plataforma de Modelado Molecular


Objetivo. La plataforma de modelado molecular y cribado virtual surge como una unidad que aglutina las capacidades de los grupos en métodos bioinformaticos basados en la estructura de las biomoléculas. Tiene como misión la integración de actividades encaminadas al uso (bases de datos) o a la obtencion de estructuras macromoleculares (modelado por homología) que sirvan para modificar racionalmente proteinas (diseño computacional), para determinar mapas de interaccion proteica (interacciones proteina-proteina), o para identificar nuevos compuestos activos (acoplamiento molecular y cribado virtual) a partir de colecciones de compuestos (librerias químicas). Adicionalmente la simulación (dinámica molecular) permite recrear las macromoléculas en su entorno nativo, incluyendo lípidos, agua e iones.

Base teórica. La alta resolución (3D) de datos estructurales se utilizan para extraer información útil sobre las interacciones proteína-proteína para dilucidar las redes de interacción de proteínas, y para comprender la formación del complejo macromolecular. El modelado de estructuras macromoleculares, en los que la diana es tratada bien como una sola molécula bien como un complejo ligando-receptor, permite la determinación de las relaciones estructura-función de las proteínas solubles y de membrana, la simulaciones de mecánica molecular de sistemas complejos, la unión del ligandos, e incluso de mecanismos enzimáticos.

Instalaciones. Para ello se dispone de una sala acondicionada que dispone de un equipo de refrigeración y la instalacion electrica adecuada para albergar dos servidores de alto rendimiento y dos "cluster" de computadores compuestos por 182 procesadores, asi como los programas necesarios para abordar el manejo, edición y modificación de la macromoléculas. Clusters: horus.ibmc.umh.es y vegeta.umh.es

Sinergia y complementariedad. La combinación de las técnicas de cribado experimental de alto rendimiento (HTS) con las técnicas de cribado virtual computacional y la bioinformática abren vías de investigación de altas prestaciones, ya que mediante el cálculo computacional "in silico" se determinan de forma rápida y económica aquellas familias de compuestos susceptibles de ejercer un efecto biológico con las dianas elegidas, mientras que con las técnicas de cribado experimental se cuantifican los parámetros de interacción entre ligandos y receptores. Una vez determinados los compuestos líderes, y nuevamente mediante técnicas computacionales, se pueden rediseñar los ligandos para aumentar la especificidad de acción, la afinidad, o ambas.

Servicios ofertados. Desde la Plataforma de Modelado Molecular ofertamos diversos servicios orientados al desarrollo de moléculas bioactivas ayudándonos de estrategias computacionales. Los servicios se ofertan a grupos de investigación o a empresas interesadas en usar aproximaciones in silico en su investigación.

Listado de servicios ofertados.

1.- Modelado por homología.

  • Modelado de proteínas solubles (por homología).
  • Modelado de proteínas de membrana (por homología).
  • Modelado de péptidos.
  • Chequeo de estructuras y solución de problemas.
  • Ajustes de estructuras a mapas de densidad obtenidos por crio-microscopía electrónica.

2.- Diseño de proteínas.

  • Mutagénesis virtual.
  • Barrido de alaninas.
  • Predicción de la energía de estabilidad.
  • Aumento de la estabilidad térmica.
  • Aumento de la solubilidad.
  • Modelado de miniproteínas.

3.- Interacción proteína-proteína.

  • Creación de modelos tipo ligando-receptor.
  • Predicción de interacciones. Barrido del espacio de secuencia.
  • Cribado genómico.
  • Mejora de la afinidad y estabilidad.
  • Cambios de especificidad.
  • Diseños supresores del segundo sitio (mutagénesis compensatoria).
  • Diseño de moléculas dirigidas.
  • Construcción de ligandos peptídicos en el sitio de unión.
  • Diseño de péptidos inhibidores de interacciones.

4.- Dinámica molecular.

  • Dinámica Molecular a partir de estructuras cristalográficas.
  • Dinámica Molecular forzada.
  • Simulación de condiciones reales: membranas, iones, solvente, pH, etc.
  • Simulación de estados de protonación/desprotonación.

5.- Acoplamiento molecular (docking).

  • Localización de los sitios de interacción de una proteína dada su estructura.
  • Acoplamiento proteína-proteína (-lípidos, -nucleótidos, -carbohidratos, etc).
  • Acoplamiento proteína-fármaco (nucleótido-fármaco).

6.- Cribado virtual (virtual screening).

  • Basado en estructura (3D necesario).
  • Basada en la flexibilidad del ligando.
  • Basada en farmacóforo (3D necesaria).
  • Basado en ensamblados moleculares.
  • Basada en ligando (3D no necesario).
  • Basada en farmacóforo del ligando.
  • Búsqueda de ligandos con estructura similar.
  • Superposición de ligandos.
  • Proteína-fármaco a partir de una base de datos de cualquier tamaño.

7.- Librerías químicas.

  • Generales. Derivadas de las bases de datos.
  • Dirigidas. Construcción propia.
  • Enumeración de Markush (molécula base con posiciones variables).
  • Peptídicas (péptidos con longitud de 3 a 7 aa) N- y C- libres o protegidos.

Contacta con nosotros.

Dr. Gregorio Fernández-Ballester (IBMC-UMH).

Dr. José Antonio Encinar (IBMC-UMH).

Dr. Vicente Galiano Ibarra (Departamento de Física y Arquitectura de Computadores, UMH).