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Autor/a
Montsant Fina, Albert
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Abstract
BindScan es una herramienta CAPDE (Computer-aided protein directed evolution) desarrollada por la Unidad de Bioinformática y Modelado Molecular del Laboratorio de Bioquímica (IQS). El propósito principal para el desarrollo de este software es ayudar en experimentos de ingeniería de proteínas. BindScan es capaz de predecir posiciones sensibles a la unión de sustratos no naturales de una secuencia proteica. este software se ha utilizado satisfactoriamente para el diseño de funciones sintéticas de enzimas activos en carbohidratos (CAZYmes) dando resultados prometedores. Por ejemplo, el diseño de la Lacto-N-biosidasa para la síntesis de oligosacáridos de la leche materna (HMOs), el tercer componente más abundante de la leche con muchas funciones Beneficial para los recién nacidos. En este trabajo se explorará la posibilidad de utilizar BindScan en otras familias de enzimas. Se piensa que esta herramienta tiene un gran potencial para predecir spots de una secuencia proteica sensibles a una propiedad concreta, lo que puede ser información muy valiosa a tener en cuenta a la hora de diseñar un experimento de evolución dirigida.
En este proyecto se quiere validar el uso de BindScan en otras familias de enzimas contrastando resultados experimentales publicados con aquellos resultados de simulaciones obtenidos utilizando BindScan. Para ello, se ha creado una base de datos de enzimas con mutantes que contiene datos cinéticos experimentales. De las entradas presentes, la methyl parathion hydrolase (MPH), una enzima capaz de degradar pesticidas se ha elegido para validar BindScan porque tiene parámetros cinéticos definidos por un buen número de sustratos para los que la MPH nativa presenta poca actividad catalítica. En este punto otro objetivo se incorporar y consistía en utilizar BindScan para modificar la especificidad por sustrato de la MPH hacia tres ligandos no naturales aparte del methyl parathion. Diseñar una MPH mejorada con rango de especificidad por sustrato más extenso es interesante desde un punto de vista ambiental ya que los ligandos explorados son organofosfats (OPs), componentes tóxicos utilizados en muchos insecticidas y que causan enfermedades.
Los modos de unión entre la MPH y cuatro sustratos diferentes se predijeron con Autodock. Después, BindScan se utilizó para hacer el cribado de librerías de mutantes por MPH y para analizar las mejoras en la afinidad de unión. BindScan ha podido predecir hot-spots y coldspots en la secuencia de la MPH para el docking con cuatro sustratos. estos resultados se han comparado con la bibliografía, mostrando cierta correlación entre el resultado de afinidad de BindScan y la constante de Michaelis KM, lo que parece razonable ya que este parámetro cinético aporta información sobre la afinidad en una interacción enzima-sustrato. Los resultados obtenidos de las simulaciones no son contradictorios con los de la bibliografía pero se cree que se necesitaban más datos experimentales de más mutantes para establecer correlaciones bien definidas y fiables que validarían BindScan.
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