Investigaciones sobre reconocimiento molecular mediante rmnestructura e interacciones de péptidos y proteínas

Resumen

Dilucidar las bases moleculares que gobiernan los procesos biológicos es crucial para entender su alcance y el impacto que tienen en los organismos. En tales procesos, los eventos de reconocimiento biomolecular son vitales y su descripción a nivel atómico permite conocer mejor los mecanismos, su regulación, selectividad,¿ Este trabajo se ha centrado en el uso de la espectroscopía de RMN, junto con diversas técnicas bioquímicas, fisicoquímicas y computacionales, para estudiar sistemas biológicos de interés en los que están presentes eventos de reconocimiento: interacciones péptido membrana, interacciones carbohidrato proteína, o interacciones proteína proteína. Esta tesis consta de seis capítulos. El capítulo 2 recoge el estudio de péptidos derivados del dominio de unión a colina de la proteína LytA de pneumococo. Se persigue averiguar si tales péptidos aislados de la proteína completa mantienen su estructura nativa y su capacidad de unir colina. Usando espectroscopía de RMN en disolución, CD y técnicas de fluorescencia, se han descubierto tres péptidos con estructura de horquilla beta nativa en disolución acuosa que sufren una inesperada transición reversible de estructura beta a alfa en presencia de micelas. Se ha propuesto una explicación para la interacción que tiene lugar entre estos péptidos y las micelas, y se han caracterizado las bases fisicoquímicas de la transición estructural mediante el estudio de variantes de uno de estos péptidos. El capítulo 3 incluye el estudio de dos péptidos activos de membrana con propiedades antimicrobianas: BP100 y crotalicidina. Primeramente, se ha caracterizado la interacción de BP100 con bicapas lipídicas usadas como miméticos de mebrana complejos. Para ello, se han usado técnicas de RMN en estado sólido, CD y ensayos microbiológicos. Se han obtenido medidas precisas de la orientación del peptido y se ha propuesto un mecanismo de acción. Por otra parte, para el estudio de la crotalicidina se aplicó un enfoque reduccionista. Empleando espectroscopía de RMN, CD y análisis microbiológicos, se ha obtenido información interesante sobre la relación estructura función del péptido que facilitará el diseño de nuevos fármacos con mejores índices terapéuticos. En el capítulo 4, se ha investigado la diferente afinidad de dos módulos homólogos de unión a carbohidratos por un sustrato beta 1,3 glucano. Se ha analizado la interacción con laminarina de CtD Ole e 9 y CtD Fra e 9 (dominios de alérgenos de polen de olivo y fresno, respectivamente). Por medio de técnicas bioquímicas y fisicoquímicas, combinadas con un completo análisis por técnicas de RMN en disolución, incluyendo análisis estructural y medidas de relajación, se ha logrado una descripción precisa de la interacción, se ha sugerido un mecanismo de unión y una explicación para las diferencias observadas en la afinidad. El capítulo 5 contiene la descripción de la interacción entre la DYNLT1 humana y DIC. Se diseñó una quimera para la caracterización estructural del sitio canónico de unión mediante espectroscopía de RMN en disolución. Los resultados muestran muchas similitudes con otras proteínas de la misma familia y se han identificado varias proteínas que podrían unirse a DYNLT1, incluyendo ActRIIB que, en efecto, se ha mostrado capaz de unirse a DYNLT1 in vitro, indicando una posible implicación en la ruta de señalización de TGF beta. El análisis de la interacción con Lfc ha mostrado que en el proceso de unión pueden intervenir residuos situados fuera del surco canónico de unión. Con los resultados obtenidos se ha propuesto un modelo de interacción de DYNLT1 con varias proteínas. En resumen, se ha logrado una completa descripción de los sistemas investigados en esta tesis mediante la utilización de técnicas RMN junto con varias técnicas bioquímicas, fisicoquímicas y computacionales, y se ha dado respuesta a las cuestiones planteadas, lo que ha llevado a nuevos hallazgos de gran interés que abren la puerta a futuras investigaciones.