Caracterización estructural y funcional de enzimas de interés biomédicocatalasas y hexosaminidasas fúngicas y factores de inmunoevasión del sistema del complemento de Leptospira interrogans

Resumen

En este trabajo se presenta un estudio estructural y funcional detallado de cuatro enzimas que poseen elevada relevancia en el ámbito biomédico y biotecnológico. La primera enzima caracterizada es una beta-N-acetilhexosaminidasa que cataliza la escisión de los residuos terminales de beta-D-NAcGlc y de beta-D-NAcGal de los N-acetil-beta-D-hexosaminidos. Esta enzima, perteneciente al hongo Aspergillus nidulans, tras ser purificada y cristalizada a una resolución de 2,16 angstroms mostró una estructura homodimérica estando cada monómero formado por un dominio N-terminal y otro C-terminal. La caracterización enzimática reveló que es un biocatalizador robusto dando lugar a que en un futuro pueda ser evaluada su reacción de transglicosilación, la cual permitiría la síntesis de oligosacáridos que pueden ser utilizados en terapias con carbohidratos para combatir el virus del dengue y las bacterias multirresistentes. La segunda enzima caracterizada es una catalasa peroxisomal que cataliza la descomposición del peróxido de hidrógeno y por lo tanto es clave en la detoxificación de las especies reactivas de oxígeno. Esta segunda enzima, perteneciente a la levadura Kluyveromyces lactis, tras haber sido purificada y cristalizada a una resolución de 1,89 angstroms reveló una estructura homotetramérica estando cada uno de los monómeros formado por un brazo N-terminal, un dominio central, un lazo envolvente y un dominio C-terminal. La caracterización cinética mostró una elevada actividad específica convirtiéndola en un biocatalizador de interés para la industria biotecnológica. Además, tras evaluar la capacidad de respuesta frente al estrés oxidativo y osmótico de esta catalasa demostró una gran implicación en mantener la viabilidad celular de la levadura. Las otras dos enzimas caracterizadas en este trabajo son una enolasa y una GAPDH de la espiroqueta aerobia Gram-negativa Leptospira interrogans. Este patógeno produce la zoonosis más extendida en el mundo cuya infección no dispone actualmente de un tratamiento que posea gran eficacia en los casos más severos. Tanto la enolasa como la GAPDH son enzimas glicolíticas esenciales localizadas también fuera del citoplasma donde llevan a cabo el secuestro de diversos reguladores del sistema del complemento (actividad moonlighting). Esto, abre la posibilidad de intervención farmacológica sobre dichas enzimas. Por un lado, tras ser purificada y cristalizada la enolasa patógena a una resolución de 2,6 angstroms mostró una estructura homooctamérica estando cada monómero formado por un dominio N-terminal, una región enlazadora y un dominio C-terminal. La caracterización enzimática en presencia de los iones citrato y fluoruro reveló una inhibición de tipo no competitivo. Además, fueron identificados tres posibles sitios de unión al plasminógeno, un regulador externo del sistema del complemento, en y alrededor de determinados residuos de lisina de la proteína. Por otro lado, la GAPDH patógena fue purificada y cristalizada a una resolución de 2,37 angstroms revelando una estructura homotetramérica estando cada uno de los monómeros formado un dominio N-terminal y otro C-terminal. La caracterización cinética en presencia de los compuestos naturales ácido anacárdico y curcumina mostró una inhibición de tipo no competitivo. Adicionalmente, se determinó el papel inmunoevasor de la GAPDH al secuestrar la anafilotoxina C5a humana revelando un nuevo mecanismo de inmunoevasión.