Predição computacional de preferências de aminoácidos de domínios de ligação peptídica potencialmente multiespecíficos envolvidos em interações proteína-proteína

Muitas interações proteína-proteína envolvem a ligação de segmentos curtos de proteínas a domínios de ligação a peptídeos. Normalmente, tais interações requerem o reconhecimento de motivos lineares com conservação variável. A combinação de regiões altamente conservadas e mais variáveis nos mesmos ligantes geralmente contribui para a multiespecificidade da ligação, uma propriedade comum de enzimas e proteínas de sinalização celular. A caracterização das preferências de aminoácidos dos domínios de ligação a peptídeos é importante para o projeto de mediadores de interações proteína-proteína (PPIs). Os métodos computacionais são uma alternativa eficiente às técnicas experimentais muitas vezes caras e complicadas, permitindo o projeto de potenciais mediadores que podem ser posteriormente validados em experimentos a jusante. Aqui, descrevemos uma metodologia usando a aplicação Pepspec do pacote de modelagem molecular Rosetta para prever as preferências de aminoácidos dos domínios de ligação a peptídeos. Essa metodologia é útil quando a estrutura da proteína receptora e a natureza do ligante peptídico são conhecidas ou podem ser inferidas. A metodologia começa com uma âncora bem caracterizada do ligante, que é estendida pela adição aleatória de resíduos de aminoácidos. A afinidade de ligação dos peptídeos gerados dessa maneira é então avaliada por docking de peptídeos de backbone flexível para selecionar os peptídeos com as melhores pontuações de ligação previstas. Esses peptídeos são então usados para calcular as preferências de aminoácidos e, opcionalmente, calcular uma matriz posição-peso (PWM) que pode ser usada em estudos posteriores. Para ilustrar a aplicação dessa metodologia, usamos a interação entre subunidades do fator regulador de interferon humano 5 (IRF5), anteriormente conhecido por ser multiespecífico, mas globalmente guiado por um motivo conservado curto chamado pLxIS. As preferências estimadas de aminoácidos foram consistentes com o conhecimento prévio sobre a superfície de ligação do IRF5. As posições ocupadas por resíduos de serina fosforilável exibiram uma alta frequência de aspartato e glutamato, provavelmente porque suas cadeias laterais carregadas negativamente são semelhantes à fosfoserina.