Reactivation of a designed artificial zymogen via proteinprotein interaction: the unique ability of a self-immolative polymer antenna to transfer chemical information

Autor/a

Casanovas Montasell, Mireia  

Abstract

Els enzims tenen un rol essencial en la natura i els seus corresponents mecanismes d’ activació/desactivació estableixen la base en la transducció de senyals i vies moleculars en les cèl·lules. Els anomenats proenzims o zimògens, la forma inactiva dels enzims, son àmpliament presents en organismes vius i a través d’interaccions proteïna-proteïna poden ser reactivats en quant l’estímul específic ho desencadena. Tot i així, fins ara el nombre de zimògens sintetitzats artificialment és limitat i a més només s’ha pogut assolir la restauració de la seva activitat mitjançant molècules petites i no proteïnes com és el cas dels sistemes cel·lulars.
Hem dissenyat un sistema per tal de facilitar l’accés al centre actiu i al mateix temps controlar l’activitat dels enzims, utilitzant un polímer com a antena el qual connecta el centre actiu de la proteïna amb el medi que la rodeja. En aquest cas hem emprat àcid lipoic per a la síntesi d’aquests polímers directament des del centre catalític, i per tant obtenim el producte en la seva forma inactiva: el zimogen corresponent. Aquestes cadenes creixen des del tiol de la cisteïna que es troba en el centre actiu, i hem demostrat que pateixen una ràpida descomposició per mitjà d’intercanvi de disulfurs quan un estímul ho desencadena a través de la interacció amb proteïnes que contenen grups tiol i actuen com a activadors. Això acaba evolucionant fins a la completa despolimerització i per tant restaurant la funció enzimàtica. A més en aquest projecte també hem sintetitzat i estudiat dos tipus més de proenzims amb diferents grups emmascarant l’activitat: un que conté un polímer no biodegradable, i l’altre amb un grup metil bloquejant el tiol principal. La intenció és comparar els tres zimògens per tal d’evidenciar la capacitat única que posseeix l’antena d’àcid lipoic per transferir informació d’extrem a extrem. En aquest treball hem aconseguit superar el repte que suposa la síntesi de zimògens artificials gràcies a poder identificar un aminoàcid adequat en la proteïna d’interès, i ser capaç de modificar-lo i conseqüentment prendre control de l’activitat enzimàtica a través de la químics dels tiols. A més, hem aconseguit reactivar zimògens per la via d’interacció entre proteïnes mitjançant la cadena polimèrica dissenyada.

 

Director/a

Zelikin, Alexander

Estudis

IQS SE - Màster en Química Farmacèutica

Data

2021-08-23