Interacciones proteína-membranauna aproximación estructural por RMN utilizando sistemas modelo

Resumen

La Espectroscopia de Resonancia Magnética Nuclear (RMN) es una técnica muy versátil para la determinación de la estructura, la dinámica y las interacciones de las moléculas orgánicas y biomoléculas, por lo que resulta de gran utilidad en múltiples áreas de la ciencia, sobre todo en química, bioquímica y biomedicina. Dada la importancia de las interacciones entre biomacromoléculas, en especial las que se dan entre proteínas y lípidos, y del papel fundamental que desempeña la RMN como técnica en la caracterización de las mismas, el trabajo que se presenta en esta Tesis tiene dos objetivos bien diferenciados: el primero pretende, desde un punto de vista metodológico, explorar las limitaciones de la aplicación de la RMN a las proteínas carentes de estructura, ya que estas proteínas están presentes en muchas interacciones entre las que se encuentran las interacciones con membranas. Y el segundo objetivo, desde un punto de vista aplicado, consiste en el estudio de diversos sistemas, lo que nos permitirá aportar nueva información acerca de los mecanismos, factores determinantes de la estructura y funcionamiento de ciertas proteínas que interaccionan con membranas. Para ello, empleando la RMN en disolución, se han estudiado las interacciones que se establecen en varios sistemas biológicos, cuyo entendimiento nos podría ayudar por ejemplo, a diseñar agentes terapéuticos eficaces para el tratamiento de distintas enfermedades. Esta memoria se ha estructurado en cinco capítulos. En el capítulo I se realiza una introducción en la que se detalla la importancia de las interacciones entre biomacromoléculas y la relevancia de la RMN para la caracterización estructural y el estudio a resolución atómica de las mismas. En el capítulo II, se aborda la RMN desde un punto de vista metodológico y se describe una nueva secuencia de pulsos de detección de 13C¿, que proporciona una nueva herramienta para el estudio de las proteínas o regiones carentes de estructura. A pesar de que el mecanismo por el cual una proteína atraviesa una membrana no es bien conocido desde el punto de vista estructural, se ha postulado que puede ocurrir a través de estados desplegados o parcialmente desplegados. Por ello, es interesante aportar una nueva herramienta que facilite la correcta e inambigua asignación espectral de estos sistemas altamente dinámicos. Ésta secuencia puede ser especialmente útil en casos en los que las aproximaciones actuales no resultan totalmente satisfactorias. En los capítulos III, IV y V se explota la versatilidad de RMN para la caracterización y la determinación estructural de biomoléculas y sus interacciones. Así en los capítulos III y IV se caracteriza la interacción de dos sistemas biológicos particulares usando miméticos, tanto de proteínas como de membrana. Los dos sistemas estudiados incluyen péptidos boomerang como modelos de unión a heparina, en el capítulo III, y los péptidos derivados de la proteína gp41 en presencia de medios que mimetizan entornos de membrana como son el hexafluoroisopropanol y las micelas de dodecilfosfocolina. En el capítulo V, se realiza la caracterización completa de una permutación circular de la Onconasa®, el zimógeno ONCFLG, donde se determinan la dinámica interna y la estabilidad conformacional a nivel de residuos. En el capítulo VI, se exponen brevemente las conclusiones generales de esta Tesis doctoral.Por tanto, el trabajo realizado en esta tesis nos ha proporcionado un nuevo método de RMN experimental, aplicable a las proteínas intrínsecamente desordenadas, un área emergente en el campo de las proteínas, y nuevos datos sobre tres sistemas biológicos, que ha mejorado nuestra comprensión de las bases moleculares de sus funciones biológicas y sus implicaciones en la relación estructura-función.