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Título de Acceso Abierto

Decodificando la diversidad catalítica de los citocromos p450 bacterianos mediante métodos bioinformáticos

Victoria Gisel Dumas Marcelo Adrián Martí

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Resumen/Descripción – provisto por el repositorio digital

Los citocromos p450 bacterianos (CYPs) son una familia de enzimas que poseen una enorme diversidad funcional y una amplia capacidad para llevar a cabo diferentes reacciones de oxidación sobre sus sustratos, que van desde pequeñas moléculas aromáticas como el alcanfor, pasando por algunas más grandes como el colesterol o la vitamina D, hasta moléculas enomes como los antibióticos macrólidos. Lo cierto es que estas enzimas contribuyen de manera significativa a la generación de una gran variedad de productos naturales, muchos de ellos con un enorme potencial biotecnológico. Es por ello que determinar el rol de los CYPs en la producción de estos metabolitos es esencial para comprender su biosíntesis y posible rol fisiológico. Considerando que los CYPs desarrollan funciones sumamente importantes para la vida de los microorganismos, comprender su función constituye un objetivo de alta relevancia biológica. De la vasta cantidad de reacciones que son capaces de catalizar estas enzimas, algunas han sido ya extensamente estudiadas, pero muchas otras permanecen aún completamente desconocidas. Por esta razón, en la presente tesis, se procedió en primer término al estudio del mecanismo de reacción de un CYP esencial para la viabilidad de Mycobacterium tuberculosis, -denominado CYP121- cuya reacción es poco común en esta familia de enzimas. Mediante la aplicación de diversas técnicas de simulación computacional se consiguió arribar a una propuesta mecanística detallada de su funcionamiento con una mirada fisicoquímica. A continuación, se procedió a realizar un estudio general de los determinantes estructurales que dan lugar a la diversidad funcional en los CYPs, con el objeto de poder predecir in-silico el rango de sustratos y reacciones catalizadas por estas enzimas. Conseguir hacer tales predicciones es un objetivo clave, dado que el reciente crecimiento exponencial en la secuenciación de diferentes microorganismos ha resultado en la anotación de miles de secuencias a este grupo de proteínas, las cuales en su mayoría carecen de información funcional. Este estudio derivó en el desarrollo de un pipeline bioinformático que tomando como punto de partida la secuencia de un dado CYP y analizando una serie de propiedades, permite predecir la reacción que éste cataliza. En su conjunto, la presente tesis presenta un estudio detallado del mecanismo de reacción del CYP121 de Mycobacterium tuberculosis, el cual dada la esencialidad de esta enzima, podría resultar importante para el desarrollo de drogas para el tratamiento de la tuberculosis; junto con una caracterización de la diversidad funcional de la familia de los citocromos p450s bacterianos y una herramienta que permite predecir la función de un determinado CYP partiendo solamente de su estructura primaria.

Palabras clave – provistas por el repositorio digital

CITOCROMOS P450 BACTERIANOS; MECANISMO DE REACCION; PREDICCION DE FUNCION; BIOINFORMATICA; QM-MM; DOCKING; MODELADO POR HOMOLOGIA; CONTEXTO GENICO; BACTERIAL CYTOCHROMES P450; REACTION MECHANISM; FUNCTION PREDICTION; BIOINFORMATICS; HOMOLOGY MODELLING; GENE CONTEXT