Un enfoque para la compensación energética
DOI:
https://doi.org/10.62059/w2jn3a04Keywords:
Epistasis intramolecular, Acoplamiento estructural, Mutaciones compensatoriasResumen
La epistasis intramolecular, en el contexto de la compensación energética, describe cómo interactúan pares de residuos dentro de una proteína para preservar la estabilidad estructural ante perturbaciones. Este trabajo presenta un marco matemático derivado de principios termodinámicos para formalizar la compensación energética entre residuos. Al definir la función escalar Cpq e incorporar derivadas de primer y segundo orden, curvaturas locales y cruzadas, y coeficientes de sensibilidad, el modelo captura cómo se propagan las perturbaciones en los estados conformacionales a través de la red proteica. Se introduce la matriz hessiana para caracterizar la rigidez energética, la flexibilidad y el acoplamiento estructural, mientras que los coeficientes λpq cuantifican la eficiencia de la transmisión de energía y revelan condiciones de robustez, plasticidad, independencia, conflicto y resonancia destructiva. En conjunto, este enfoque proporciona una base conceptual y cuantitativa para mapear la geometría energética de las proteínas, identificar regiones críticas que actúan como amortiguadores, absorbentes o amplificadores de perturbaciones, y avanzar en la comprensión de cómo las proteínas mantienen la homeostasis y la estabilidad adaptativa.
Referencias
Miton CM, Buda K, Tokuriki N. Epistasis and intramolecular networks in protein evolution. Current opinion in structural biology. 2021 Aug 1;69:160-8.
Breen MS, Kemena C, Vlasov PK, Notredame C, Kondrashov FA. Epistasis as the primary factor in molecular evolution. Nature. 2012 Oct 25;490(7421):535-8.
Storz JF. Compensatory mutations and epistasis for protein function. Current opinion in structural biology. 2018 Jun 1;50:18-25.
Domingo J, Baeza-Centurion P, Lehner B. The causes and consequences of genetic interactions (epistasis). Annual review of genomics and human genetics. 2019 Aug 31;20(1):433-60.
Noor S, Taylor MC, Russell RJ, Jermiin LS, Jackson CJ, Oakeshott JG, Scott C. Intramolecular epistasis and the evolution of a new enzymatic function. PLoS One. 2012 Jun 29;7(6):e39822.
Buda K, Miton CM, Tokuriki N. Pervasive epistasis exposes intramolecular networks in adaptive enzyme evolution. Nature Communications. 2023 Dec 21;14(1):8508.
Lehner B. Molecular mechanisms of epistasis within and between genes. Trends in Genetics. 2011 Aug 1;27(8):323-31.
Oliveira‐Madureira T, Santos‐Pereira M, Azevedo L. Intramolecular Epistatic Interactions in Genetic Diseases. Journal of Inherited Metabolic Disease. 2025 Jul;48(4):e70059.
Miton CM, Chen JZ, Ost K, Anderson DW, Tokuriki N. Statistical analysis of mutational epistasis to reveal intramolecular interaction networks in proteins. InMethods in enzymology 2020 Jan 1 (Vol. 643, pp. 243-280). Academic Press.
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