Estudios moleculares in silico de reacciones de transglicosidación catalizadas por enzimas

Abstract

En aquesta tesi s’ha realitzat un complet i complex estudi computacional de les reaccions catalitzades per dos enzims. El primer mecanisme catalític estudiat correspon a l’enzim β-glicosidasa (família GH1) Thermus thermophillus, en el que s’han analitzat les etapes de glicosidació, hidròlisi i transglicosidació. Posteriorment, s’ha analitzat el procés de transferència de monosacàrid catalitzat per la glicosiltransferasa OLED (família GT1) del microorganisme Streptomyces antibioticus Per a això, abans ha calgut modelitzar una conformació catalíticament activa de l’enzim. Els càlculs realitzats en aquesta tesi s’han basat en simulacions de dinàmica molecular, anàlisi de modes normals i en mètodes QM / MM. En l’últim capítol, es presenta el desenvolupament d’un nou protocol metodològic per a l’obtenció de barreres d’energia de Gibbs de les etapes del mecanisme catalític, un protocol que té en compte les fluctuacions del complex de Michaelis proteïna-substrat corresponents a l’anomenat desordre instantani que presenten els sistemes complexos.

En esta tesis se ha realizado un completo y complejo estudio compu-tacional de las reacciones catalizadas por dos enzimas. El primer mecanismo catalítico estudiado corresponde a la enzima β-Glicosidasa (familia GH1) Thermus thermophillus, del que se han analizado las etapas de glicosidación, hidrólisis y transglicosidación. Posteriormente, se ha analizado el proceso de transferencia de monosacárido catalizado por la glicosiltransferasa OleD (familia GT1) del microorganismo Streptomyces antibioticus.. Para ello, antes ha sido necesario modelizar una conformación catalíticamente activa de la enzima. Los cálculos realizados en esta tesis se han basado en simulaciones de dinámica molecular, análisis de modos normales y en métodos QM/MM. En el último capítulo, se presenta el desarrollo de un nuevo protocolo metodológico para la obtención de barreras de energía de Gibbs de las etapas del mecanismo catalítico, un protocolo que tiene en cuenta las fluctuaciones del complejo de Michaelis proteína-sustrato correspondientes al denominado desorden instantáneo que presentan los sistemas complejos.

In this thesis a complete and complex computational study of the reactions catalyzed by two enzymes has been carried out. The first catalytic mechanism studied corresponds to the enzyme β-Glycosidase (GH1 family) Thermus thermophillus, of which the stages of glycosidation, hydrolysis and transglycosidation have been analyzed. Subsequently, the monosaccharide transfer process catalyzed by the OleD glycosyltransferase (GT1 family) of the Streptomyces antibioticus microorganism has been analyzed. For this, it has previously been necessary to model a catalytically active conformation of the enzyme. The calculations carried out in this thesis have been based on molecular dynamics simulations, normal mode analysis and QM / MM methods. In the last chapter, the development of a new methodological protocol for obtaining Gibbs energy barriers of the stages of the catalytic mechanism is presented, a protocol that takes into account the fluctuations of the Michaelis protein-substrate complex corresponding to the so-called instantaneous disorder, presented by complex systems.