Integración de variantes genómicas en estructuras de proteínas

Abstract

En las proteínas, pueden presentarse variaciones genómicas que producen cambios aminoacídicos, y este fenómeno suele asociarse con problemas de salud graves, como trastornos en el desarrollo neuronal, enfermedades en el sistema digestivo, enfermedades cardiovasculares, cáncer, entre otros muchos padecimientos. Con los archivos en formato VCF (por sus siglas en inglés Variant Call Format) o Formato de Llamada Variante es sencillo interpretar cuáles han sido las variantes genómicas por posición para una secuencia determinada, es por eso, que en este trabajo se pretenden localizar tales variantes a nivel tridimensional directamente utilizando proteínas disponibles en el Banco de Datos de Proteínas o PDB (Del inglés Protein Data Bank). Es por eso que se creó una aplicación web montada en un servidor HTTP Apache con acceso público controlado, en la cual es posible ingresar mediante HTML + PHP el archivo VCF con los cambios aminoacídicos para la proteína PDB, y determinar la desviación media cuadrática (RMSD) entre la proteína original y la proteína mutada utilizando PyMOL como lenguaje base. Los resultados es posible visualizarlos en 3D y en imágenes PNG con acercamientos a las mutaciones realizadas, además de la generación de un archivo de alineamiento CLUSTALW. La herramienta realizada es de uso amigable sencilla de interpretar. Definitivamente este pudiese ser el arranque de un grupo de herramientas que puede ser ofrecida a los facultativos, quienes serán los usuarios principales de este esfuerzo.

In the big world of proteins, it is possible to present genomic variations which cause aminoacidic changes, this phenomenon can be associated with health problems, such as neuronal disorders, digestive system diseases, cardiovascular diseases, cancer, and a lot more health conditions. With the VCF (Variant Call Format) files, it¿s kind of easy to interpret what have been the genomic variations by position for a particular sequence. So, for this reason, in this project it is intended to locate the genomic variants within the 3D recreated structures directly using the PDB (Protein Data Bank) proteins available. Due this information, we created a web application mounted on Apache HTTP server with controlled public access, where it is possible to inject using HTML + PHP the VCF file with the amino acid changes for the PDB protein, and then be able to get the root mean square deviation (RMSD) between the original protein and the mutated protein using PyMOL as the main language. The mutated protein can be visualized in 3D and all the mutations can be analyzed with the zoomed images for the mutated residues. In addition, the system generates an alignment file in CLUSTALW file format. The tool is user friendly and easy to interpret. Definitely, this can be the beginning of a bigger project with a set of tools that can be offered to the physicians, which are going to be the main users.

En les proteïnes, poden presentar-se variacions genòmiques que produeixen canvis aminoacídicos, i aquest fenomen sol associar-se amb problemes de salut greus, com a trastorns en el desenvolupament neuronal, malalties en el sistema digestiu, malalties cardiovasculars, càncer, entre molts altres patiments. Amb els arxius en format VCF (per les seves sigles en anglès Variant Call Format) o Format de Cridada Variant és senzill interpretar quins han estat les variants genòmiques per posició per a una seqüència determinada, és per això, que en aquest treball es pretenen localitzar tals variants a nivell tridimensional directament utilitzant proteïnes disponibles al Banc de Dades de Proteïnes o PDB (De l'anglès Protein Data Bank). És per això que es va crear una aplicació web muntada en un servidor HTTP Apatxe amb accés públic controlat, en la qual és possible ingressar mitjançant HTML + PHP l'arxiu VCF amb els canvis aminoacídicos per a la proteïna PDB, i determinar la desviació mitjana quadràtica (RMSD) entre la proteïna original i la proteïna mutada utilitzant PyMOL com a llenguatge basi. Els resultats és possible visualitzar-los en 3D i en imatges PNG amb acostaments a les mutacions realitzades, a més de la generació d'un arxiu d'alineament CLUSTALW. L'eina realitzada és d'ús amigable senzilla d'interpretar. Definitivament aquest pogués ser l'arrencada d'un grup d'eines que pot ser oferta als facultatius, els qui seran els usuaris principals d'aquest esforç.