¿En qué consiste este proyecto?

Las macromoléculas biológicas, y muy particularmente las proteínas, poseen un contorno sumamente complejo, determinado en última instancia por la secuencia y la disposición en el espacio de sus unidades constitutivas, los aminoácidos. Y es precisamente la forma de ese contorno, de esa superficie, la que determina la funcionalidad de la macromolécula: una pequeña distorsión de su superficie puede acarrear la pérdida completa de la actividad biológica, por ejemplo, de una proteína enzimática. La definición y el cálculo de una superficie macromolecular es un problema estratégico de una gran complejidad que tiene una gran importancia en biomedicina y en biotecnología, que ha recibido extraordinaria atención durante décadas. Muy a groso modo, existen tres estrategias para llevar a cabo este cálculo. En orden de precisión (y también de dificultad de implementación) crecientes: algoritmos numéricos, algoritmos semianalíticos y algoritmos analíticos. El proyecto propuesto tiene como objetivo profundizar en el problema mediante el desarrollo y posterior comparación y estudio de una serie de herramientas informáticas capaces de implementar las tres estrategias mencionadas.

Objetivos

Los objetivos del proyecto son los siguientes:

1. Definir un ecosistema de programación adecuado que facilite al máximo la implementación del proyecto, tanto en términos de lenguajes informáticos a emplear como en términos de implementación de algoritmos y del diseño del “workflow” adecuado.
2. Desarrollar un prototipo funcional de algoritmo numérico, a partir de los logros alcanzados en la primera edición del proyecto.
3. Desarrollar una librería de herramientas geométricas que permitan llevar a cabo el cálculo semi-analítico de superficies tridimensionales (incluyendo determinación de contactos entre átomos, cálculo analítico de posición y longitudes de arcos, etc.). Implementar, a partir de esta librería, un primer prototipo básico de algoritmo semianalítico.
4. Estudiar las soluciones analíticas disponibles e iniciar el desarrollo de una librería de recursos para la implementación del algoritmo analítico (incluyendo el cálculo de los tres componentes analíticos de una superficie de Conolly: casquetes esféricos, arcos toroidales y triángulos esféricos no geodésicos).