Biotecnología enzimática: estructura y mecanismos moleculares de actividad en peroxigenasas inespecíficas para la producción de compuestos de interés químico y farmacéutico

Tesis Doctoral inédita leída en la Universidad Autónoma de Madrid, Facultad de Ciencias, Departamento de Biología Molecular. Fecha de Lectura: 23-01-2025

Detalhes bibliográficos
Autor: Fernández García, Angela
Formato: tesis doctoral
Fecha de publicación:2025
País:España
Recursos:Universidad Autónoma de Madrid
Repositorio:Biblos-e Archivo. Repositorio Institucional de la UAM
Idioma:español
OAI Identifier:oai:repositorio.uam.es:10486/718918
Acesso em linha:http://hdl.handle.net/10486/718918
Access Level:acceso abierto
Palavra-chave:Biociencias Moleculares
Biología y Biomedicina / Biología
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spelling Biotecnología enzimática: estructura y mecanismos moleculares de actividad en peroxigenasas inespecíficas para la producción de compuestos de interés químico y farmacéuticoFernández García, AngelaBiociencias MolecularesBiología y Biomedicina / BiologíaTesis Doctoral inédita leída en la Universidad Autónoma de Madrid, Facultad de Ciencias, Departamento de Biología Molecular. Fecha de Lectura: 23-01-2025Las peroxigenasas inespecíficas provenientes de hongos (UPOs) son una familia de enzimas hemo-tioladas que presentan actividades peroxidativa y peroxigenativa frente a un amplio portafolio de sustratos de diferente naturaleza química. Las UPOs comparten las capacidades catalíticas con las citrocromo P450 monooxigenasas, pero no requieren flavoproteínas o cofactores redox de alto coste como éstas, sino que se activan únicamente mediante peróxido de hidrógeno. Estas enzimas son solubles, extracelulares y tienen alta estabilidad, características que han causado que en los últimos 20 años su expresión y caracterización estructural y funcional sean el foco de la investigación en el área de la Biocatálisis Enzimática con el fin último de encontrar un biocatalizador “ideal” para su aplicación en las industrias química y farmacéutica. En la presente Tesis Doctoral, se han caracterizado cuatro UPOs con el fin de desentrañar las bases moleculares de su selectividad y potenciar sus características por medio de la Cristalografía de rayos X y en combinación con simulaciones de docking molecular: En el capítulo 1, se realizaron ensayos cristalográficos del mutante evolucionado AaeUPO A77L diseñado para introducir un impedimento estérico en el sitio catalítico, potenciando su regioselectividad frente a la posición terminal y subterminal de la cadena alifática de ácidos grasos. Asimismo, se obtuvieron complejos productivos con sustratos de cadena larga en posiciones catalítica y precatalítica para su hidroxilación subterminal, desarrollándose el primer biocatalizador con demostrada regioselectividad para esta reacción y que puede emplearse para la síntesis de biopolímeros y productos de alto valor. En el capítulo 2, se llevó a cabo la caracterización estructural de MweUPO-1, ortólogo de la UPO corta MroUPO y que tiene altos niveles de expresión heteróloga. Se obtuvieron complejos cristalográficos con alcanos, ácidos grasos, esteroides y terpenoides de interés para la producción de fármacos, fragancias y biopolímeros. El modo de unión conservado de los sustratos, también analizado por simulaciones de docking, supone el punto de partida para poder rediseñar el sitio activo de esta enzima modificando su arquitectura y, por ende, su selectividad. En el capítulo 3, se han analizado dos isoformas de la peroxigenasa larga PabUPO, una de ellas conteniendo algunas mutaciones que potencian su expresión heteróloga. Ambas peroxigenasas presentaron características comunes a la UPO larga modelo AaeUPO, pero sus diferentes arquitecturas del canal del sitio activo y su diverso contenido de residuos aromáticos se relacionan directamente con la diferente orientación de los sustratos capturados en su centro activo. Por un lado, PabUPO-II tiene actividad frente a los sustratos testados presentando un modo de unión conservado, pero en sustratos largos el modo de unión se asemeja al reportado para UPOs cortas. En el caso de la variante PabUPO-I Grogu, la topología del canal parece moderar la aproximación de algunos sustratos al sitio catalítico, pero los resultados sugieren que ciertos residuos aromáticos del mismo deben ser claves en la actividad, pudiendo ser la diana para modular la selectividad de esta enzima. En suma, el conocimiento estructural y funcional de estas peroxigenasas contribuye significativamente a que, en un futuro próximo, estas enzimas se empleen como biocatalizadores estables y eficaces en gran variedad de aplicaciones industrialesSanz Aparicio, JulianaDepartamento de Biología MolecularFacultad de CienciasGarcía Mateu, MauricioCSIC. Instituto de Química Física Blas Cabrera20252025-01-23doctoral thesishttp://purl.org/coar/resource_type/c_db06NAhttp://purl.org/coar/version/c_be7fb7dd8ff6fe43info:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/10486/718918reponame:Biblos-e Archivo. Repositorio Institucional de la UAMinstname:Universidad Autónoma de MadridEspañolspaopen accesshttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Internationalhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccessoai:repositorio.uam.es:10486/7189182026-06-23T12:46:27Z
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