Academic literature on the topic 'Biosíntesis de Proteínas'

Se analizaron las características de una cepa de Bacillus amyloliquefaciens aislada del intestino de Arapaima gigas, seleccionada por su capacidad para generar inhibición de múltiples bacterias patógenas de peces, mediante el uso de herramientas moleculares como PCR y espectrometría de masas - MALDI TOF/TOF. Los resultados mostraron a través de PCR que esta cepa cuenta con genes claves para la generación de péptidos antimicrobianos como bmyB (bacillomycin L synthetase B), fenD (fengycin sintetasa), srfAA (subunidad 1 surfactin sintetasa), bacA (proteína de biosíntesis de bacilysin) e iturin (iturin A). Además, mediante el análisis por espectrometría de masas se detectaron bacteriocinas (plipastatin, gramicidin, fengycin, surfactin), proteínas de fijación al intestino (like-enolase), proteinas transportadoras de péptidos antimicrobianos (ABC-transporters) y proteínas de estimulación del sistema inmunitario como flagelin. También se detectaron proteínas tipo colagenasas, chitinasas e xilosa-isomerasas que contribuyen con el proceso de digestión y asimilación. Todos estos resultados permiten considerar los múltiples beneficios de esta cepa para ser utilizada como probiótico en el cultivo de peces.

Las proteínas recombinantes se han convertido en herramientas útiles en la investigación bioquímica. Sin embargo, durante su producción, aparecen cuerpos de inclusión (IB), debido, por un lado, a la alta expresión de proteína producida a partir de los vectores usados que poseen promotores de alta eficiencia y, por otro lado, a características propias de la proteína. Ahora bien, la nicotinamida/nicotinato mononucleótido adenililtransferasa (NMNAT) es una proteína central en la biosíntesis del NAD(H)+, molécula esencial en el metabolismo celular, y ha sido estudiada en parásitos protozoos. Para el estudio de la NMNAT de estos parásitos se ha recurrido a la expresión de su versión recombinante en E. coli, obteniéndose gran cantidad de proteína como IB. Con el fin de aumentar la solubilidad de la proteína, se clonó la secuencia codificante de la NMNAT de Plasmodium falciparum en diferentes vectores de expresión, se indujo la expresión de la proteína recombinante en E. coli BL21(DE3) y se analizó la solubilidad. La proteína fusión con mayor solubilidad fue purificada y evaluada enzimáticamente. La adición de la etiqueta MBP (proteína de unión a maltosa) a la PfNMNAT incrementó su solubilidad y permitió obtener una proteína funcional con una alta pureza.

El descubrimiento de la antibiosis "in vitro" y el desarrollo de los antibióticos generó la ilusión del control de las enfermedades infecciosas bacterianas. Sin embargo, tan pronto como estas moléculas maravillosas fuero introducidas en la clínica, casi de inmediato surgieron las cepas bacterianas con resistencia adquirida, como se ha comprobado en las colecciones de cepas aisladas en las décadas del 50 del siglo pasado. Las moléculas de antibióticos inhiben o matan a las cepas sensibles, inhibiendo la síntesis de la pared celular, inhibiendo la biosíntesis de proteínas, bloqueando la duplicación del ADN, etc., y pueden ser considerados como agentes selectores y promotores de cepas resistentes, obviamente, cuanto mayor sea el uso de estas moléculas, mayor será también la población de bacterias resistentes.

Introducción: El folato y la vitamina B12 juegan un papel importante en el correcto desarrollo, diferenciación y funcionamiento del Sistema Nervioso Central. Intervienen en la producción de mielina y son indispensables para numerosas reacciones que implican la metilación y biosíntesis de ácidos nucleicos, además de intervenir en la síntesis de proteínas, neurotransmisores, ácidos grasos y fosfolípidos. Su deficiencia se asocia a alteraciones cognitivas, irritabilidad, depresión, psicosis, demencia, entre otras. Material y Métodos: En este trabajo se presenta el caso de una joven de 17 años, sin antecedentes mórbidos conocidos, que presentó cuadro de un mes de evolución, caracterizado por intento suicida, alucinaciones visuales y auditivas, idea delirante de daño tipo persecutoria, cefalea y parestesias en miembros inferiores. Ingresada en unidad de psiquiatría y consultada por departamento de neurología. Se le realizaron analíticas y estudios especializados que incluían hemograma, glicemia, perfil renal, hepático, virales, electrolitos, perfil tiroideo, panel 6, tomografía de cráneo y EEG, sin evidencia patológica. Posteriormente con vitamina B12 y ácido fólico, evidenciando niveles de Vit B12 reducidos (110pg-ml), iniciamos la reposición de vitamina B12 intramuscular y añadimos Risperidona 3 mg cada 24 horas. Conclusión: La paciente presentó remisión total de los síntomas, a partir del tratamiento de Vitamina B12 y los controles pertinentes del departamento de psiquiatría y hematología.

En este artículo de revisión se presentan dos casos del área de bioenergía en relación con la producción de energía vía descomposición del trifosfato de adenosina (ATP). El primero, es el trabajo que realiza el cuerpo humano debido a la contracción del músculo esquelético y el segundo el proceso de difusión de oxígeno en la córnea. Se exponen los antecedentes químico-físicos de la producción y utilización de la molécula energética por excelencia del ATP. Se analizan desde el punto de vista termodinámico, la generación de moléculas bioenergéticas tanto en la respiración aeróbica como en glicólisis anaeróbico. En este sentido, se presentan los procesos de biosíntesis para la utilización de la energía que almacenan las moléculas de ATP y se describe el transporte activo de moléculas en contra de gradientes de concentración. El transporte vesicular de proteínas, la permeabilidad de iones a través de las membranas envolventes a las paredes celulares por medio de las denominadas bombas de sodio-potasio. Posteriormente, se establecen algunos detalles acerca de los mecanismos por medio de los cuales se da la contracción muscular, haciendo referencia a la estructura de las fibras musculares. En el segundo caso, se muestra el estudio de la fisiología de la córnea, donde también se genera trabajo químico para mantener su transparencia a la luz, proveniente del exterior del ojo. Lo que conlleva a la conservación de la estructura adecuada de las células del endotelio, estroma y epitelio. Así mismo, se ilustra el requerimiento de trabajo osmótico para mantener el balance del pH en la córnea, cuando se encuentra con una deficiencia de oxígeno. En tal circunstancia se genera un flujo contra osmótico desde el humor acuoso hacia el estroma que tiende a contrarrestar el aumento de acidez.

El hígado juega un rol en la homeostasis calórica; está comprometido en el proceso digestivo, y es frecuente encontrar desnutrición en la cirrosis, por incapacidad para satisfacer sus requerimientos de macro y micronutrientes. La patogénesis de desnutrición en la cirrosis es multifactorial, compleja y difícil de ser comprendida, incluye ingesta reducida de nutrientes, biosíntesis disminuida, aumento de la perdida de proteína, absorción intestinal deficiente, disturbios en la utilización del substrato, anormalidades en el metabolismo de carbohidratos, lípidos y proteínas así como aumento de citoquinas pro inflamatorias, resultando en hipermetabolismo y aumento del gasto proteína-energía y de los requerimientos. La evaluación nutricional es trascendental para un enfoque clínico-terapéutico, por su implicancia pronóstica y la respuesta al trasplante hepático. Aún con la evidencia de la prevalencia de desnutrición en cirróticos, continúa poco reconocida, poco diagnosticada y muy poco tratada. Existe controversia si la desnutrición puede ser revertida en cirróticos; aunque hay un acuerdo sobre la necesidad de mejorar la ingesta de alimentos evitando las limitaciones y restricciones no basadas en la evidencia.

La hemoglobina (Hb) es una proteína globular que se encuentra en el interior de los eritrocitos cuya función es transportar oxígeno desde los pulmones hacia los capilares de los tejidos. Los valores normales en sangre son de 12-15 g/dl en mujeres y de 13-16 g/dl en hombres. Estructuralmente, la Hb es una heteroproteína formada por dos tipos de cadenas peptídicas, cada una unida a un grupo prostético denominado grupo hemo formado por un complejo de protoporfirina IX y hierro ferroso. Las subunidades proteicas se mantienen unidas mediante enlaces no covalentes y ocupan diferentes posiciones relativas en la desoxihemoglobina y la oxihemoglobina. La forma desoxi se denomina forma tensa (T) y presenta baja afinidad por el oxígeno; la unión del oxígeno causa la ruptura de enlaces iónicos y de puentes de hidrógeno favoreciendo la forma relajada (R). La unión del oxígeno a la Hb presenta una curva de saturación sigmoidea, que refleja la unión cooperativa del oxígeno, consecuencia de la estructura cuaternaria de la Hb. La capacidad de la hemoglobina para unir el oxígeno de forma reversible se ve modulada por la presión de CO2 (pCO2), el pH, y la disponibilidad de 2,3-bisfosfoglicerato. Así la liberación de O2 de la hemoglobina se ve intensificada cuando disminuye el pH o aumenta la pCO2 (Efecto Bohr). Por otro lado, con respecto al metabolismo de las porfirinas; la biosíntesis del grupo hemo se realiza en el hígado y en las células productoras de eritrocitos en la médula ósea y comienza con la condensación de la glicina y la succinil-CoA. La etapa de determinación en la síntesis del hemo es la formación de δ-aminolevulínico (ALA) para formar la porfobilinógeno. Esta reacción es catalizada por la sintasa de ALA. El anillo de la porfirina se forma por la condensación de cuatro moléculas de porfobilinógeno con la posterior incorporación de hierro para formar el grupo hemo.La degradación de las hemoproteínas se produce en el hígado y el bazo. La primera etapa en la degradación es la producción del pigmento verde biliverdina, que se reduce a bilirrubina. La bilirrubina se transporta al hígado, donde su solubilidad aumenta con la conjugación con el ácido glucurónico. El diglucurónido de bilirrubina se transporta hacia los canalículos biliares donde es hidrolizado y reducido por bacterias intestinales a estercobilina.

Las proteínas ribosomales S13 y L33 pertenecen respectivamente a las subunidades 30S y 50S del ribosoma bacteriano. S13 se posiciona en cercanía a los factores de iniciación (IF1 e IF3). L33 se encuentra opuesta a S13 en la subunidad mayor. El presente estudio, busca evaluar las proteínas S13 y L33 marcadas fluorescentemente durante la iniciación de la síntesis proteica, para generar un sistema experimental que permita analizar cambios estructurales en las subunidades ribosomales, especialmente durante la iniciación de la traducción y en función de la unión de antibióticos. Mediante técnicas recombinantes y cromatografía de intercambio iónico, se expresaron y purificaron ambas proteínas ribosomales. Se obtuvieron rendimientos de la producción de proteína L33 en el rango de miligramos por g de Escherichia coli, e índices de pureza sobre el 98%. S13 fue producido de manera similar y se obtuvieron proteínas puras en el rango de miligramos por g de Escherichia coli con una pureza de 99%. Ambas proteínas ribosomales fueron modificadas con compuestos fluorescentes compatibles con mediciones de FRET (De sus siglas en inglés, Föester Resonance Energy Transfer). En condiciones controladas S13 logró insertarse en la subunidad 30S, mientras que experimentos de sedimentación indicaron que L33 fluorescente no se unía a la subunidad 50S. Se realizaron mediciones FRET entre la subunidad 30S modificada con S13 fluorescente y los factores de iniciación IF1 e IF3. La medición FRET entre S13(Atto-540Q) e IF3-CTD(Atto-488) se utilizó para medir la interacción de estreptomicina, espectinomicina y GE81112, antibióticos que se unen a la subunidad menor del ribosoma. Estreptomicina se une rápidamente a la subunidad 30S y ocasiona un acercamiento de S13(Atto-540Q) al IF3-CTD(Atto-488) mientras que GE81112, y en menor medida espectinomicina, promueven un alejamiento de la proteína ribosomal del factor de iniciación. Ambos movimientos son compatibles con rotaciones de la cabeza de la subunidad 30S, previamente descritos como fundamentales para el funcionamiento del ribosoma. El presente estudio de investigación brinda un sistema experimental novedoso para estudiar cambios estructurales en la subunidad menor en función de la unión de antibióticos al ribosoma.
The ribosomal proteins S13 and L33 belong respectively to the 30S and 50S subunits of the bacterial ribosome. S13 is positioned close to the initiation factors (IF1 and IF3). L33 is opposite and near to S13 in the major subunit. The present study, the aim is to evaluate the fluorescently labeled S13 and L33 proteins during the initiation of protein synthesis, aiming to build an experimental system that allows the analysis of structural changes in the ribosomal subunits, especially during the initiation of translation and with the binding of antibiotics. Using recombinant techniques and ion exchange chromatography, both ribosomal proteins were expressed and purified. Production yields of pure proteins of L33 were obtained in the range of milligrams per g of Escherichia coli, in addition, of 98% purity indices. S13 was produced in a similar manner, obtaining milligrams of pure protein per g of Escherichia coli with a purity of 99%. Both ribosomal proteins were modified with fluorescent compounds compatible with measurements of FRET (Föester Resonance Energy Transfer). Under controlled conditions S13 was able to insert into the 30S subunit, while sedimentation experiments indicated that fluorescent L33 did not bind to the 50S subunit. The 30S subunit modified with fluorescent S13 showed various FRET signals in combination with the initiation factors IF1 and IF3. These signals were used to measure the interaction of streptomycin, spectinomycin and GE81112, antibiotics that bind to the minor subunit of the ribosome. Streptomycin binds rapidly to the 30S subunit and causes an approximation of S13(Atto-540Q) to IF3-CTD(Atto-488) while GE81112, and to a lesser extent spectinomycin, promote a distancing of the ribosomal protein from the initiation factor. Both movements can account for rotations of the head of the 30S subunit, previously described as fundamental for the functioning of the ribosome. The present research provides a novel approach to study structural changes in the minor subunit according to the binding of antibiotics to the ribosome.

The present study focuses on the initiation phase of protein synthesis and the generation of aptamers as candidates to reduce the physiological function of the isolated N terminal domain (NTD) of initiation factor 3 (IF-3). Through molecular biology techniques, the correct cloning of the gene coding for IF-3 NTD in plasmid pET24a was verified. This plasmid was used to transform the bacterial model organism Escherichia coli BL21 and thus the massive production of the IF-3 NTD was assessed. Using affinity chromatography techniques, the NTD of the IF-3 was isolated, obtaining high purity degrees and production yields. The purified NTD was used to generate aptamers with the SELEX technique (Systematic Evolution of Ligands by Exponential Enrichment). Five molecules with binding potential to the NTD of IF-3 were found. The present investigation provides the bases to study the interaction of the NTD of IF-3 with the aptamers in cell-free system and thus to evaluate their inhibitory potential. It is expected that these molecules behave as potential new drugs, and therefore they might contribute to cope for the need of new antibiotics.
Tesis

[EN] The hormones Gibberellins (GAs) are growing regulators that control fruit set and fruit growth. GAs are perceived by its nuclear receptors GID1 (GA INSENSITIVE DWARF1) (GID1A, GID1B y GID1C), which then trigger degradation of downstream repressors DELLA which are negative regulators of GA response. Our general goal is to know the molecular mechanisms by which GA-mediated fruit set. To understand which of the three GA receptor genes and four DELLA proteins are involved during fruit initiation in Arabidopsis, we have examined their temporal and spatial localization and expression, respectively and identify tissue-specific interactions between GID1 and DELLA. Our data suggest that GID1A can interact with RGA and GAI in all tissues, whereas GID1C-RGL1 and GID1B-RGL2 interactions only occur in valves and ovules, respectively. Functional study of gid1 mutant combinations confirms that GID1A plays a major role during fruit-set and growth, whereas GID1B and GID1C have specific roles in seed development and pod elongation, respectively. Therefore, in ovules, GA perception is mediated by GID1A and GID1B, while GID1A and GID1C are involved in GA perception in valves. On the other hand, to identify which are the genes that may participate in fruit set mediated by GAs, we have used transcriptomic analysis to detect genes regulated in the 4xdella mutant, fruits induced by GAs and pollinated fruits. As many as 10,000 genes appear to be differentially regulated, which suggest the complexity of this process. Among the differential genes, many of them encode for transcription factors that may regulated the GA response in fruit and some of them were tested as early targets of DELLA. The implication in the GA pathway of early target genes, RBE and PIL2, was studied by mutant phenotype analysis and in vitro assays for protein-protein interaction.
[ES] Las giberelinas (GAs) son reguladores del crecimiento que controlan la formación y desarrollo del fruto. Las GAs son percibidas por los receptores nucleares GID1 (GA INSENSITIVE DWARF1) (GID1A, GID1B y GID1C), mediando así la degradación de las proteínas DELLA que actúan como reguladores negativos de la respuesta a GAs. Nuestro objetivo es conocer cuáles son los mecanismos moleculares por los cuales las GAs median la formación y desarrollo del fruto. Para comprender qué receptores GID1 y qué proteínas DELLA (GAI, RGA, RGL1 y RGL2) participan en la formación del fruto hemos analizado su expresión espacial y temporal, identificando las posibles interacciones específicas de tejido entre los GID1 y DELLA. GID1A puede interactuar con RGA y GAI en todos los tejidos del pistilo, mientras que las interacciones entre GID1C-RGL1 y GID1B-RGL2 solamente ocurren en valvas y óvulos, respectivamente. El análisis de alelos mutantes gid1 indica que GID1A tiene una función principal en el crecimiento del fruto, mientras que GID1B y GID1C tienen funciones específicas en desarrollo de la semilla y elongación de la vaina, respectivamente. Por tanto la percepción de GAs en óvulos es mediada por GID1A y GID1B, mientras que en la valva lo es por GID1A y GID1C. Por otro lado, para identificar cuáles son los genes regulados por GAs que participan en la formación del fruto, hemos realizado un análisis transcriptómico en el mutante 4xdella y en frutos partenocárpicos inducidos por GAs y polinizados, identificando más de 10,000 genes diferenciales, lo que sugiere la complejidad del proceso. De éstos se han reconocido varios factores transcripcionales que potencialmente pueden mediar la respuesta a GAs en el fruto, y hemos determinado cuáles de ellos son dianas directas de DELLA. Hemos analizado con más detalle la función de dos de ellos, RBE y PIL2, mediante el análisis de los fenotipos mutantes e interacciones in vitro proteína-proteína.
[CAT] Les gibberel·lines (GAs) són reguladors del creixement que controlen la formació i desenvolupament del fruit. Les GAs són percebudes pels receptors nuclears GID1 (GA INSENSITIVE DWARF1) (GID1A, GID1B y GID1C), intervenint així la degradació de les proteïnes DELLA que actuen com reguladors negatius de la resposta a GAs. El nostre objectiu és conéixer quins són els mecanismes moleculars pels quals les GAs mitjancen la formació i desenvolupament del fruit. Per a comprendre que receptors GID1 i que proteïnes DELLA participen en la formació del fruit hem analitzat la seua expressió espacial i temporal, identificant les possibles interaccions específiques de teixit entre els GID1s i DELLAs. GID1A pot interactuar amb RGA i GAI en tots els teixits, mentre que les interaccions entre GID1C-RGL1 i GID1B-RGL2 solament ocorren en valves i òvuls, respectivament. L'anàlisi d'al·lels mutants gid1 indica que GID1A té una funció principal en el creixement del fruit, mentre que GID1B i GID1C té funcions específiques en desenvolupament de la llavor i elongació de la beina, respectivament. Per tant la percepció de GAs en òvuls és mitjançada per GID1A i GID1B, mentre que en la valva ho és per GID1A i GID1C. Per altra banda, per a identificar quins són els gens regulats per GAs que participen en la formació del fruit, hem realitzat una anàlisi transcriptòmatic en el mutant 4xdella i en fruits induïts per GAs i pol·linitzats, identificant més de 10,000 gens diferencials, la qual cosa sugereix la complexitat del procés. D' aquests s'han identificat diversos factors transcripcionals que potencialment poden intervenir en la resposta a GAs en el fruit, i hem determinat quins d'ells són dianes directes de DELLAs. Hem analitzat amb més detall la funció de dos d'ells, RBE i PIL2, mitjançant l'anàlisi dels fenotips mutants i interaccions in vitro proteïna-proteïna.
Gallego Giraldo, C. (2015). PERCEPCIÓN Y SEÑALIZACIÓN DE LAS GIBERELINAS DURANTE LA FRUCTIFICACIÓN EN ARABIDOPSIS THALIANA [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/50429
TESIS

Aquesta tesi se centra en l’estudi de les possibles glicosiltransferases de Micoplasma genitalium involucrades en la síntesi de glicolípids. Aquests compostos formen part de la membrana plasmàtica del microorganisme, únic envolcall que el protegeix del seu entorn ja que no disposa de paret cel•lular. La hipòtesi sobre la qual s’ha desenvolupat el treball és la possibilitat que aquests glicolípids i els enzims encarregats de la seva producció, les glicosiltransferases, siguin essencials per a la viabilitat del micoplasma i per tant, la seva inhibició sigui una forma d’eradicar les infeccions causades pel patògen. De les tres seqüències classificades com a glicosiltrasferases en el genoma de Mycoplasma genitalium, mg025, mg060 i mg517, s’ha determinat que mg025 és l’únic dels tres gens que no és essencial per al bacteri, tot i que s’ha observat que els tres s’expressen tant a la fase exponencial com a la fase estacionària del seu creixement. La funció de mg025 i mg060 és encara desconeguda, mentre que mg517 és la glicosiltransferasa encarregada de la síntesi dels dos principals glicolípids del micoplasma, el monoglicosildiacilglicerol (MGlcDG) i el diglicosildiacilglicerol (DGlcDG). En aquesta tesi s’ha desenvolupat un protocol d’expressió per a la glicosiltransferasa codificada per mg517, anomenada GT-MG517, el qual fa ús d’una coexpressió amb xaperones i solubilitza la proteïna amb detergents, glicerol i una elevada força iònica. Aquesta metodologia ha estat necessària ja que GT-MG517 és una proteïna associada a membrana i la seva expressió recombinant en E.coli presenta dificultats. La proteïna s’ha purificat mitjançant cromatografia d’afinitat per Ni, tot i que el grau de puresa assolit no ha estat suficient per a intentar la seva cristal•lització. Les diverses proves realitzades usant cromatografia d’exclusió molecular han permès determinar que GT-MG517 forma oligòmers d’alt pes molecular. A partir de la proteïna purificada s’ha realitzat un estudi cinètic de la seva doble activitat glicosildiacilglicerolsintasa. D’aquest estudi s’extreu que GT-MG517 pot transferir un sucre, Glc o Gal, a una molècula principalment hidrofòbica, com és el DOG, i a una molècula molt més hidrofílica, com el MGlcDG. Ambdós compostos però posseeixen un alcohol primari sobre el qual té lloc la transferència creant l’enllaç (16). Amb qualsevol dels substrats acceptors provats, l’enzim presenta activitats específiques superiors si el substrat donador és UDP-Gal. L’acceptor preferit de GT-MG517 és el lípid DOG, però la glicosiltransferasa és capaç d’elongar, ja sigui amb una Glc o amb una Gal, glicolípids com el MGlcDG i el MGDEG, preferint en aquest cas el compost amb una Gal a l’extrem no reductor. Tot i això, l’afinitat de l’enzim és superior per a donadors amb Glc (KM inferiors a les dels donadors amb Gal). D’altra banda, s’ha demostrat que el lípid aniònic DOPG es comporta com a activador de l’activitat enzimática. GT-MG517 posseeix un teòric domini d’unió d’UDP-Glc a l’extrem N-terminal. Aquesta zona presenta similitud de seqüència amb altres glicosiltransferases i permet la classificació de GT-MG517 dins de la família GT-2. En canvi, el seu extrem C-terminal presenta una seqüència particular que no s’alinea amb altres proteïnes. En aquesta tesi es formula la hipòtesi que aquesta zona podria ser d’interacció amb la membrana i, a més, que aquesta interacció podria regular l’activitat enzimàtica. Per això es preparen diverses formes truncades de GT-MG517, en les quals s’eliminen alguns aminoàcids de l’extrem C-terminal, i una forma en la qual només es conserva l’hipotètic domini d’unió d’UDP-Glc. Aquestes noves proteïnes s’expressen, solubilitzen i purifiquen aplicant el protocol establert per a la forma completa. Amb l’anàlisi dels glicolípids sintetitzats s’estableix que els deu últims aminoàcids de GT-MG517 són prescindibles per a la seva activitat, ja que les formes truncades corresponents continuen tenint la capacitat de sintetitzar glicolípids. No obstant, l’eliminació d’un nombre superior de residus, inactiva la proteïna. La purificació de l’hipotètic domini d’unió d’UDP-Glc posa de manifest que forma oligòmers, de la mateixa forma que ho fa la proteïna completa.
Esta tesis se centra en el estudio de las posibles glicosiltransferasas de Mycoplasma genitalium involucradas en la síntesis de glicolípidos. Estas moléculas constituyen parte de la membrana plasmática del miroorganismo, única estructura de protección frente al entorno ya que los micoplasmas carecen de pared celular. La hipótesis sobre la cual se ha desarrollado el trabajo es la posibilidad que los mencionados glicolípidos y las enzimas encargadas de su producción, las glicosiltransferasas, sean esenciales para la viabilidad del micoplasma y, por tanto, su inhibición sea una forma de erradicar las infecciones causadas por el patógeno. De las tres secuencias clasificadas como glicosiltransferasas en el genoma de Mycoplasma genitalium, mg025, mg060 y mg517, se determinó que mg025 es el único de los tres genes que no es esencial para la bacteria, aunque se observó que los tres se expresan tanto en la fase exponencial como en la fase estacionaria de su crecimiento. Se desconoce todavía la función de mg025 y mg060. En cambio, se conoce que mg517 es la glicosiltransferasa responsable de la síntesis de los dos principales glicolípidos del micoplasma, el monoglicosildiacilglicerol (MGlcDG) y el diglicosildiacilglicerol (DGlcDG). En esta tesis se desarrolló un protocolo de expresión para la glicosiltransferasa codificada por mg517, llamada GT-MG517, el cual emplea una coexpresión con chaperonas y solubiliza la proteína con detergentes, glicerol y una fuerza iónica elevada. Dicha metodología fue necesaria ya que GT-MG517 es una proteína asociada a membrana y su expresión recombinante en E.coli presenta dificultades. La proteína se purificó mediante cromatografía de afinidad por Ni pero el grado de pureza obtenido no fue suficiente para intentar su cristalización. Distintas pruebas realizadas usando cromatografía d’exclusión molecular permitieron determinar que GT-MG517 forma oligómeros de alto peso molecular. Con la proteína purificada se realizó un estudio cinético de su doble actividad glicosildiacilglicerolsintasa. De este estudio se extrae que GT-MG517 puede transferir un azúcar, Glc o Gal, a una molécula principalmente hidrofóbica, como es el DOG, y a una molécula mucho más hidrofílica, como el MGlcDG. Pese a su diferencia, los dos compuestos poseen un alcohol primario sobre el que tiene lugar la transferencia creándose el enlace (16). Con cualquiera de los sustratos aceptores probados, la enzima presenta actividades específicas superiores si el sustrato dador es UDP-Gal. El aceptor preferido de GT-MG517 es el lípido DOG, aunque la glicosiltransferasa es capaz de elongar, ya sea con una Glc o con una Gal, glicolípidos como el MGlcDG y el MGDEG, prefiriendo en este caso el compuesto con una Gal en el extremo no reductor. Aún así, la afinidad de la enzima es superior para dadores con Glc (KM inferiores a las de los dadores con Gal). Por otro lado, se demostró que el lípido aniónico DOPG se comporta como activador de la actividad enzimática. GT-MG517 posee un dominio teórico de unión de UDP-Glc en su extremo N-terminal. Esta zona presenta similitud de secuencia con otras glicosiltransferasas y permite la clasificación de GT-MG517 dentro de la familia GT-2. En cambio, su extremo C-terminal presenta una secuencia particular que no se alinea con otras proteínas. En esta tesis se formula la hipótesis que dicha zona podría ser de interacción con la membrana y, además, que dicha interacción podría regular la actividad enzimática. Por eso se prepararon distintas formas trucadas de GT-MG517, en las cuales se eliminaron algunos aminoácidos del extremo C-terminal, y una forma en la cual sólo se conservó el hipotético dominio de unión de UDP-Glc. Las nuevas proteínas se expresaron, solubilizaron y purificaron aplicando el protocolo establecido para la forma completa. Con el análisis de los glicolípidos sintetizados se determinó que los diez últimos aminoácidos de GT-MG517 eran prescindibles para su actividad, ya que las correspondientes formas truncadas conservaban su capacidad de sintetizar glicolípidos. No obstante, la eliminación de un número superior de residuos inactiva la proteína. La purificación del hipotético dominio de unión de UDP puso de manifiesto que forma oligómeros, de la misma forma en que lo hace la proteína completa.
This thesis is focused on the glycolipid producing glycosyltransferases from Mycoplasma genitalium. Glycolipids are part of the microorganism plasma membrane, which is the external covering of mycoplasmas since they lack a cell wall. Our working hypothesis is that glycolipids and the enzymes responsible for their production are essential to mycoplasma. Thus, glycosyltransferase inhibition could be a way to eradicate this pathogen caused infections. There are three genes described as putative glycosyltransferases in Mycoplasma genitalium genome, mg025, mg060 and mg517. We determined that mg025 is the only one essential to the bacteria, although the three of them are expressed both during the exponential and stationary growth phases. The function of mg025 and mg060 still remains unknown, whereas mg517 codifies for the glycosyltransferase responsible for monoglycosyldiacylglycerol (MGlcDG) and diglycosyldiacylglycerol (DGlcDG) synthesis, main mycoplasma glycolipids. In this work an expression protocol for mg517 codified glycosyltransferase was designed. The protocol included chaperone coexpression and protein solubilization with detergents, glycerol and high ionic strength. This methodology was necessary since GT-MG517 is a membrane associated protein and its recombinant expression in E.coli presents some difficulties. GT-MG517 was purified by Ni affinity chromatography. However, a suitable purity degree to attempt protein crystallization was not achieved. Some experiments using size exclusion chromatography revealed that GT-MG517 forms high molecular weight oligomers. A kinetic study of the protein double glycosyldiacylglycerol synthase activity was performed. From this study we learned that GT-MG517 is able to transfer a sugar moiety, Glc or Gal, both to a hydrophobic molecule such as DOG or to a more hydrophilic compound such as MGlcDG. These acceptor substrates share a primary alcohol where the sugar transfer takes place forming a (16) bond. The enzyme presents higher specific activities when UDP-Gal acts as reaction donor, regardless of the acceptor tested. DOG is the preferred acceptor although the enzyme is able to transfer Glc or Gal moieties to glycolipids such as MGlcDG and MGDEG. In this case, the reaction is faster with acceptors with Gal in the non-reducing end. As for donor substrate, enzyme’s affinity is higher for Glc containing molecules, with lower KM values than for Gal donors. In addition, our study proved the anionic lipid DOPG to act as an enzymatic activity enhancer. GT-MG517 has a putative binding domain for UDP-Glc in the N-terminal end. This sequence is similar to other glycosyltransferases and allows its classification in Cazy’s GT-2 family. On the contrary, the C-terminal end has a particular sequence which does not match up with any other protein. Our hypothesis was that this C-terminal end of GT-MG517 could contain a membrane interaction sequence, which could at the same time modulate enzymatic activity. To test this hypothesis some truncated forms of GT-MG517, where C-terminal aminoacids had been removed, were prepared. Moreover, a form where only the putative UDP-Glc binding domain was conserved was also expressed. All these proteins were expressed, solubilized and purified with the same protocol used for the full-length form of GT-MG517. Glycolipids produced by truncated forms were analysed and results implied that the last ten aminoacids were not involved in the enzyme’s activity. Elimination of a higher number of aminoacids caused protein inactivation. When the putative UDP-binding domain was purified, it showed high molecular weight oligomers such as those developed by the complete form of the protein.

Tesis (Doctora en Ciencias Químicas) - - Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas, 2016
La glicosilación de proteínas es la modificación postraduccional más abundante en las células. La biosíntesis de glicanos, a diferencia de la síntesis de ADN, se lleva a cabo de manera independiente de un templado. Los mecanismos que controlan y resguardan la fidelidad de los glicanos aún son poco conocidos. El objetivo general de esta tesis es contribuir al conocimiento de los mecanismos de regulación de glicosiltransferasas que inician la biosíntesis de glicanos de tipo O-GalNAc. La glicosilación de tipo O-GalNAc es iniciada por la familia de polipeptidil N-acetilgalactosaminil transferasas (ppGalNAc-Ts) constituída por 20 miembros, los cuales incorporan un residuo de N-acetilgalactosamina sobre residuos serina/treonina (αGalNAc-Ser/Thr) de un polipéptido aceptor. Estas glicosiltransferasas son proteínas de membrana tipo II que presentan en su porción luminal un dominio catalítico y en el extremo carboxilo terminal un dominio tipo lectina con un plegamiento característico de tipo β-trefoil. Uno de los objetivos específicos de esta tesis fue estudiar la influencia de estos dominios tipo lectina en la actividad enzimática de glicosiltransferasas que inician la glicosilación de tipo O-GalNAc. En primer lugar, se demostró que los dominios lectina de ppGalNAc-T3 y T4 (T3lec y T4lec) inhiben la actividad enzimática de las isoformas ppGalNAc-T2 y T3. Este efecto inhibitorio pudo ser corroborado in vivo utilizando la línea celular CHO ldlD. Los resultados mostraron que se trata de una interacción proteína-proteína en donde el dominio lectina de una ppGalNAc-T interacciona con el dominio catalítico de otra isoforma. A su vez, tanto T3lec como la enzima ppGalNAc-T3 (incluyendo el dominio catalítico y lectina) fueron capaces de activar la actividad de C1GalT, enzima que cataliza la incorporación de galactosa sobre αGalNAc-Ser/Thr. Esto pone de manifiesto el rol regulatorio diferencial de los dominios lectina sobre enzimas que catalizan reacciones consecutivas en esta biosíntesis de glicanos. Por otro lado, la acetilación de lisinas está emergiendo como un mecanismo de control postraduccional cada vez más frecuente que puede ocurrir en todos los compartimentos subcelulares. Múltiples glicosiltransferasas residentes en Golgi se han informado como enzimas blanco de la acetilación entre ellas las isoformas ppGalNAc-T2 y T9. Por eso, la segunda parte de esta tesis está abocada a estudiar el efecto de la acetilación de lisinas sobre las propiedades biológicas de las ppGalNAc-Ts. En particular, se focalizó en el efecto de una mutación puntual que simula acetilación en la K626 localizada en un motivo estructural conservado (QKW) del dominio lectina de ppGalNAc-T3. Esta mutación (K626Q) disminuyó la actividad catalítica de la enzima y su capacidad de interacción con glicanos de tipo O-GalNAc. En ensayos de interacción con el glicopéptido (MUC1-αGalNAc) y péptidos derivados de mucinas, la mutante incrementó su unión a los mismos en presencia de glicósidos de GlcNAc. En conclusión, ambos mecanismos de regulación estudiados en la presente tesis muestran al plegamiento β-trefoil de los dominios lectinas de ppGalNAc-Ts como estructura clave para la regulación de la glicosilación de tipo O-GalNAc dadas sus propiedades de interacción con múltiples moléculas.
Lorenz, Virginia. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas; Argentina.
Irazoqui, Fernando José. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Departamento de Química Biológica. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro de Investigaciones en Química Biológica de Córdoba; Argentina.
Chiabrando, Gustavo Alberto. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Departamento de Bioquímica Clínica. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro de Investigaciones en Bioquímica Clínica e Inmunología; Argentina.
Nores, Gustavo Alejandro. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Departamento de Química Biológica. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro de Investigaciones en Química Biológica de Córdoba; Argentina.
Nicotra, Viviana Estela. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Departamento de Química Orgánica. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto Multidisciplinario de Biología Vegetal; Argentina.
Iglesias, Alberto Alvaro. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Agrobiotecnología del Litoral; Argentina.