Modelos tridimensionales de proteínas

Las proteínas son las herramientas moleculares de las células. Desempeñan multitud de funciones. Su funcionalidad está estrechamente ligada con la forma tridimensional que presentan.
Con esta actividad pretendemos reforzar estos conceptos, el correcto plegamiento de una proteína es lo que finalmente la hace funcional.

Empezamos a desarrollar esta actividad después de conocer los trabajos del Dr. Tim Herman, director del MSOE Center for Biomolecular Modeling, que desde hace años trabajan el modelado de proteínas con alumnos de estados unidos, donde incluso llevan a cabo una olimpiada de plegamiento de proteínas patrocinada por el Protein Data Bank.

En la  actividad que hemos diseñado, son los alumnos los que tienen que investigar las bases estructurales de las proteínas, comprender las interacciones químicas que se producen entre los aminoácidos, para finalmente, construir con sus propias manos un modelo tridimensional del esqueleto de la proteína.

Pensamos que las actividades manipulativas refuerzan el aprendizaje de los alumnos. Al tener que construir ellos la molécula, deben pasar por las distintas fases y estructuras previas que llevan, finalmente al plegamiento en el espacio de la cadena de aminoácidos.

Modelo de la insulina humana. (representación tipo trazo, "cartoon")

Los alumnos trabajarán las estructuras de la insulina y del glucagón, dos proteínas clave en la regulación de los niveles de glucosa en la sangre. 
Se trabajará también la función de estas proteínas, su modo de acción y la importancia de su estructura tridimensional para su funcionamiento. 

Representación del glucagón

Además, a lo largo de la práctica los alumnos comienzan a familiarizarse con las herramientas más habituales en el estudio estructural de las proteínas, las bases de datos moleculares y los programas de visualización y simulación tridimensional de las proteínas. 
Para visualizar los modelos 3D utilizaremos el visualizador PyMol, es un programa gratuito para uso educativo. También se podría utilizar Jmol, pero preferimos la calidad visual que ofrece PyMol.
Aunque es un programa complejo, únicamente utilizaremos unas pocas funcionalidades para analizar algunos parámetros básicos de las estructuras proteicas.





Referencias:

Herman, T., Morris, J., Colton, S., Batiza, A., Patrick, M., Franzen, M., and Goodsell, D. S. (2006) Tactile Teaching: Exploring Protein Structure/Function using Physical Models. Biochem. Mol. Biol. Edu. 34, 247 – 254.
Herman, T., Colton, S., and Franzen, M. (2008) Rethinking Outreach: Teaching the Process of Science through Modeling. PLoS Biol. 6, e86.
Lave, J., and Wenger, E. (1991) Situated Learning: Legitimate Peripheral Participation. Cambridge, Cambridge University Press.




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