Visualização de motivos protéicos em ambiente tridimensional

Abstract

The visualization of the functional sites of proteins known as motifs in three-dimensional environment is an important tool for the understanding of protein structures functions. This paper aims to discuss the challenges and perspectives in mofif visualization in a three-dimensional environment through the idealization, development and implementation of MSProt - Viewer, an application for Windows and Linux operating systems available under the General Public License (GPL). The application was developed using the C++ programming language, the OpenGL library for three-dimensional programming, and the LGPL version of the Qt library was used for the user interface. The graphical interface of the Blender software served as a basis for the development of the user interface. Tertiary structures provided by the database of three-dimensional structures of proteins models of the Protein Data Bank (PDB) were used, in order to aid the analysis, the Structural Classification of Proteins (SCOP) and Catalytic Site Atlas (CSA). The inclusion of features in MSProt Viewer was based on Pymol, Openrasmol and Visual Molecular Dynamics (VMD). The results indicate that the visualization of protein motifs in a three-dimensional environment presents many challenges as there are no standards for the modeling of molecular structures and modeling of certain regions of the protein surfaces from motifs renders imperfections. We conclude that the implementation of algorithms that allow greater precision and smoothness on the protein surface prediction as well as the validation of these surfaces by molecular dynamics techniques are necessary for three-dimensional visualization environments, which can be powerful tools for analyzing protein mofifs.

A visualização em ambiente tridimensional de locais funcionais de proteínas conhecidos como motivos é uma importante ferramenta no auxílio do entendimento das funções de estruturas protéicas. Este trabalho tem como objetivo discutir os desafios e perspectivas na visualização de motivos protéicos em ambiente tridimensional através da idealização, desenvolvimento e implementação do MSProt - Viewer, um aplicativo com Licença Pública Geral (LPG) para os sistemas operacionais Windows e Linux. A metodologia empregada foi a programação pela linguagem C++ , a biblioteca para a programação tridimensional foi a OpenGL. Na programação da interface com o usuário foi utilizada a versão com a licença LGPL da biblioteca Qt versão 4.4.3. A interface gráfica do aplicativo Blender foi utilizada como parâmetro para a elaboração da interface do aplicativo. Foram utilizadas estruturas terciárias prontas fornecidas pela base de dados de estruturas tridimensionais de proteínas os modelos do banco de dados Protein Data Bank (PDB) e, como auxílio para as análises, o Structural Classification of Proteins (SCOP) e o Catalytic Site Atlas (CSA). Para a inclusão das funcionalidades do MSProt Viewer foram utilizados como parâmetro os aplicativos Pymol, Openrasmol e Visual Molecular Dynamics (VMD). Os resultados indicam que a visualização de motivos protéicos em ambiente tridimensional apresenta muitos desafios, pois não existem padrões para a modelagem de estruturas moleculares e a modelagem de certas regiões das superfícies dos motivos protéicos apresentam imperfeições. Concluímos que é necessária a implementação de algoritmos que possibilitem uma maior precisão e lisura nas superfícies de motivos protéicos para que os aplicativos de visualização em ambiente tridimensional, aliados à validação destas superfícies por técnicas de dinâmica molecular possam ser poderosas ferramentas de análise de motivos protéicos.