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Consórcios de genômica estrutural estabeleceram que a cristalização de proteínas é o principal obstáculo à determinação da estrutura utilizando cristalografia de raios X. Demonstramos anteriormente que a propensão à cristalização está sistematicamente relacionada à sequência primária e, em seguida, realizamos análises computacionais mostrando que a arginina é o aminoácido mais super-representado em interfaces de empacotamento cristalino no Banco de Dados de Proteínas. Dadas as características fisicoquímicas semelhantes da arginina e da lisina, hipotetizamos que múltiplas substituições de lisina-por-arginina (KR) deveriam melhorar a cristalização. Para testar essa hipótese, desenvolvemos um software que classifica os locais de lisina em uma proteína-alvo com base na frequência de substituição KR corrigida por redundância em homólogos. Este software pode ser executado interativamente na web em https://www.pxengineering.org/. Demonstramos que três proteínas de domínio único não relacionadas podem tolerar de 5 a 11 substituições KR com, no máximo, uma desestabilização menor, e, para duas dessas três proteínas, a construção com o maior número de substituições KR apresenta uma propensão à cristalização significativamente aumentada. Essa abordagem produziu rapidamente uma estrutura cristalina de 1,9 Å de um domínio de proteína humana refratário à cristalização com sua sequência nativa. Estruturas de domínios substituídos em massa por KR mostram que os resíduos de arginina engenheirada frequentemente fazem ligações de hidrogênio através das interfaces de empacotamento cristalino. Assim, demonstramos que a substituição em massa de KR representa um método racional e eficiente para engenharia probabilística das propriedades da superfície de proteínas para melhorar a cristalização.
Banayan et al. (Qui,) estudaram essa questão.