Tesis doctorales: TESEO

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Ministerio de Universidades - Gobierno de España

Título: ESTUDIO CRISTALOGRÁFICO DE LOS MECANISMOS DE ESPECIFICIDAD Y DISEÑO MOLECULAR DE GLICOSIDASAS PARA LA PRODUCCIÓN DE OLIGOSACÁRIDOS PREBIÓTICOS Y DERIVADOS BIOACTIVOS.
Autor: RAMIREZ ESCUDERO, MERCEDES
Universidad: Universidad Complutense de Madrid
Departamento: Bioquímica y biología molecular I
Fecha de Lectura: 10/02/2017
Programa de doctorado: Programa Oficial de Doctorado en Bioquímica, Biología Molecular y Biomedicina
Dirección:
- SANZ APARICIO, JULIA (DIRECTOR)
Tribunal:
- VILLALBA DIAZ, MARÍA TERESA (PRESIDENTE)
- SEVILLA SIERRA, MARÍA PAZ (SECRETARIO)
- PLOU GASCA, FRANCISCO JOSE (VOCAL)
- Polaina Molina, Julio (VOCAL)
- Martínez Ripoll, Martín (VOCAL)
Descriptores:
- COENZIMAS
- BIOTECNOLOGIA
Localización: E-PRINTS COMPLUTENSE

https://eprints.ucm.es/id/eprint/48954/

Marcador: https://www.educacion.gob.es/teseo/mostrarRef.do?ref=435039Añadir a favoritos.
Resumen:
Según diversos estudios epidemiológicos, la dieta tiene un efecto directo sobre la composición y el equilibrio de la microbiota intestinal y, ésta, sobre la salud del individuo. Por ello se buscan nuevos alimentos funcionales, como los oligosacáridos prebióticos, que son capaces de estimular el crecimiento de bacterias beneficiosas. Por otra parte, la glicosilación de distintos compuestos químicos mejora sus propiedades y su biodisponibilidad. Estos nuevos compuestos bioactivos aún no están tan desarrollados como los prebióticos, pero tienen una gran proyección de futuro en la industria farmacéutica. La investigación para mejorar la biosíntesis de estos productos conlleva tanto el estudio de nuevos compuestos con mejores propiedades funcionales como la búsqueda de formas más eficaces de producirlos. En este aspecto, la Biotecnología Enzimática se ha impuesto frente a otras metodologías de química tradicional. Y para profundizar en esta metodología, la Cristalografía de rayos X genera la información estructural básica para el diseño racional en la Ingeniería de proteínas. Por todo ello, esta tesis se ha centrado en el estudio cristalográfico de glicosil hidrolasas GH , enzimas capaces de hidrolizar o sintetizar carbohidratos. Estas enzimas, altamente específicas y eficientes, intervienen en multitud de procesos biológicos fundamentales y son utilizadas en diversos procesos industriales, por lo que un conocimiento detallado de su función a nivel molecular es clave para entender su papel biológico, además de permitir un diseño racional de nuevas y mejoradas variantes para su aplicación biotecnológica. En este manuscrito, se presentan cuatro trabajos de investigación realizados con enzimas productoras de carbohidratos prebióticos. Las primeras enzimas estudiadas en esta tesis son la invertasa de Saccharomyces cerevisiae ScInv y la b fructofuranosidasa de Xanthophyllomyces dendrorhous XdInv , ambas de la familia GH32 y productoras de prebióticos tipo FOS fructooligosacáridos . Nuestros estudios cristalográficos han revelado que el domino b sándwich es responsable de la oligomerización y que este ensamblaje molecular regula la especificidad de substrato de las enzimas GH32 de levadura. Así, ScInv produce 6 kestosa mientras que XdInv sintetiza neokestosa, oligosacáridos con marcada capacidad prebiótica. Además, XdInv es capaz de fructosilar otros carbohidratos, e incluso otros compuestos no azúcares, por lo que se está investigando su uso para la generación de nuevos compuestos bioactivos. Por su parte, la alfa glucosidasa de Xanthophyllomyces dendrorhous Xd alfaGlu es una enzima con capacidad de producir IMOS isomaltooligosacáridos del tipo alfa 1 6 de longitud media, con mejores propiedades funcionales y prebióticas. El modelo estructural por homología de secuencia revela que presenta una topología típica de las enzimas GH31, pero muestra un inserto en el dominio N terminal y un Inserto 2 inusualmente largo en el dominio catalítico. Estas dos nuevas características estructurales pueden ser las responsables de su preferencia por substratos largos. Por último, hemos estudiado una b glicosidasa aislada del metagenoma de rumen bovino GlyA1 . Su estructura revela una permutación de dominios, aunque conserva la arquitectura general de las b glucosidasas de la familia GH3. Además, GlyA1 tiene un dominio extra C terminal que, según los análisis de dispersión de rayos X a bajo ángulo SAXS , debe situarse sobre el núcleo estructural de la enzima. Hemos demostrado que esta nueva topología está asociada a microorganismos que habitan en el tracto digestivo y que dependen de una dieta rica en biopolímeros vegetales. Esta enzima es una b glucosidasa b xilosidasa que presenta además otras actividades asociadas, con capacidad de degradar oligosacáridos con distinto tipo de enlace y grado de polimerización.

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