ANTEPROYECTO:
Por: Alejandro Castaño
Introducción:
Las modificaciones post traduccionales (PTMs) son eventos que cambian las propiedades de
las proteínas, existen dos formas, por corte o por adición de un grupo a uno o más
aminoácidos.
Estas PTMs son de gran importancia porque afectan el funcionamiento de la proteína. En
cuanto a las aplicaciones:

A la hora de producir proteínas recombinantes, el organismo que las produce debe ser
capaz de realizar las PTMs necesarias para que la proteína tenga las propiedades
deseadas. Para mejorar un proceso de producción de proteínas es de mucha ayuda
conocer los PTMs de la proteína de interés y los mecanismos que se llevan a cabo.
o Aquí pensando, puede que haya un cuello de botella en el rendimiento de
producción de una proteína porque se hace énfasis en que la proteína se
exprese y se traduzca, pero no tato en lo que pasa después. Un reto sería:
¿Cómo se pueden controlar los mecanismos de PTMs, por ejemplo, con el
fin de mejorar el rendimiento de producción de una proteína
recombinante?
Estos artículos hablan sobre la posibilidad:
Biotechnology & Bioengineering | Biotechnology Journal | Wiley Online Library
Metabolic signatures of regulation by phosphorylation and acetylation - ScienceDirect
“Here we analyze transcriptome, proteome, acetylome, and phosphoproteome datasets in
E. coli, S. cerevisiae, and mammalian cells across diverse conditions using CAROM, a new
approach that uses genome-scale metabolic networks and machine learning to classify
targets of PTMs”

Por otro lado, las PTMs en algunos productos biofarmacéuticos ó aquellos que se
producen naturalmente pueden causar inmunogenicidad o enfermedades
autoinmunes. La artritis reumatoide está asociada a proteínas con PTMs, las más
comunes citrulinación, carbamilación y oxidación, que actúan como neoepitopos y
generan nuevos anticuerpos.
En este artículo dicen que el reconocimiento de PTMs y de los antígenos asociados tienen
potencial como biomarcadores:
Autoantibodies to Posttranslational Modifications in Rheumatoid Arthritis - PMC (nih.gov)

Ahora bien, las PTMs aumentan el nivel de complejidad de las proteínas más allá
de la secuencia de aminoácidos.
Este artículo: “Protein Posttranslational Modifications: The Chemistry of Proteome
Diversifications” Recuperado de aquí: Sci-Hub | Protein Posttranslational Modifications: The
Chemistry of Proteome Diversifications. Angewandte Chemie International Edition, 44(45),
7342–7372 | 10.1002/anie.200501023 Explica los diferentes tipos de PTMs y los mecanismos,
y dicen:
“emphasis has been on how the addition of chemical groups from common cofactors and
coenzymes to side chains of 15 of the 20 amino acids found in proteins expands the proteome
structurally and functionally.The dramatic enhancement of the capabilities of the limited
scaffold of genetically encoded protein backbones creates new functional capacities. The
modified proteins now have expanded opportunities for catalysis, initiation and termination of
signal cascades, integration of information at many metabolic intersections, and alteration of
cellular addresses. The posttranslational diversification of the proteome illuminates the
underlying molecular logic for epigenetic acquisition of new protein functions.”
“The coordinated orchestration of acetylations, methylations, phosphorylations and
ubiquitylations of histone tails on nucleosomes give insight into the finely tuned molecular
logic of protein posttranslational modifications for gene-expression control.”
En cuanto a Los recursos Bioinformáticos para PTMs, en el siguiente artículo hay un resumen de las
bases de datos disponibles y una breve descripción de como se crea un algoritmo de machine
learning para predecir PTMs a partir de información disponible.
Post-translational modifications in proteins: resources, tools and prediction methods | Database |
Oxford Academic (oup.com)
“There are vast amounts of PTMs data, which are publicly accessible through many online
databases”
El siguiente artículo explica con detalle un recurso disponible para la tarea de predicción de PTMs
PEIMAN 1.0: Post-translational modification Enrichment, Integration and Matching
ANalysis - PMC (nih.gov)
“With the advent of many variations of high-resolution mass spectrometry it is possible to detect
and localize covalent changes in proteins beyond the genetically encoded sequence”
La pregunta biológica importante aquí, sería cómo puedo utilizar la información disponible para
diseñar experimentos que me den más información. Información que ayude a predecir PTMs, a
predecir las funciones de esas PTMs (y si están asociadas a enfermedades), a predecir los
mecanísmos que controlan esas PTMs.
METODOLOGÍA:
1. Leer bibliografía asociada a cómo usar la información de PTMs para solucionar problemas.
2. Elegir varios problemas a resolver.
3. Para cada problema, realizar un diagrama de flujo del uso y procesamiento de la
información para elucidar cómo las PTMs afectan el problema a resolver.
RESULTADOS ESPERADOS:
1. Tener un paso a paso práctico del uso de herramientas informáticas y/o de laboratorio
para la solución de problemas que podrían ser beneficiados con la aplicación del
conocimiento de PTMs.
Ejemplo de problemas:


Predicción de posibles funciones asociadas a las diferentes PTMs (una o varias) de una
proteína. (actividad catalítica/enfermedades)
Detección de mecanismos asociados a nivel celular asociados a las PTMs (para una
proteína en específico o para un grupo de proteínas)
Más bibliografía asociada (Queda pendiente analizarla):
Alzheimer's Disease and Prion Protein - PMC (nih.gov)
Molecular mechanisms in Alzheimer's disease and the impact of physical exercise with
advancements in therapeutic approaches - PMC (nih.gov)
PEIMAN 1.0: Post-translational modification Enrichment, Integration and Matching
ANalysis - PMC (nih.gov)
Post-translational modifications in proteins: resources, tools and prediction methods | Database |
Oxford Academic (oup.com)
IJMS | Free Full-Text | Clinically Relevant Post-Translational Modification Analyses—
Maturing Workflows and Bioinformatics Tools (mdpi.com)
Sci-Hub | Protein Posttranslational Modifications: The Chemistry of Proteome Diversifications.
Angewandte Chemie International Edition, 44(45), 7342–7372 | 10.1002/anie.200501023