Theoretical and experimental study of the reaction mechanism of several lipoxygenases and hydrolases: governing their product pattern by mutagenesis

Resum

Les lipoxigenases són una família d'enzims involucrats en el sistema immunitari que són capaces d'oxidar de forma estèreo i regioselectiva una família de compostos anomenada àcids grassos poliinsaturats. El producte d'aquestes reaccions bioquímiques és una sèrie de compostos biosenyalitzadors que participen en la inflamació i la resolució d'aquesta. Al llarg de la present Tesis, s'ha estudiat quatre lipoxigenases diferents, centrant l'estudi en les diferències entre enzims provinent del mateix gen en diferents espècies de mamífer, l'efecte de l'aplicació de mutacions en regions claus de l'enzim per tal de modificar-ne l'especificitat i en el mecanisme biocatalític que condueix les transformacions dels àcids grassos en molècules biosenyalitzadores. A més a més, s'ha estudiat el rol de dues proteïnes estretament relacionades amb les lipoxigenases. D'una banda, s'ha estudiat el rol de la Five-Lipoxygenase-Activating protein, clau per al correcte funcionament de a Lipoxigenasa 5, immersa en una membrana nuclear. De l'altra, s'ha estudiat el mecanisme biocatalític de la Leukotriene A4 Hydrolase, que participa en la síntesi del Leucotriè B4, compost clau en etapes d'inflamació. També s'ha dissenyat mutants de la Leukotriene A4 Hydrolase centrant-se en la modificació de la cavitat enzimàtica per a permetre la reactivitat de derivats de l'àcid docosahexaenoic, de manera que sigui possible la seva aplicació en una síntesis industrial de la Maresina-1, una de les molècules biosenyalitzadores més potents per a la resolució de la inflamació, aplicable com a tractament per a pacients de malalties inflamatòries cròniques com la COVID-19, la ELA o la EM, entre moltes altres._x000D_ _x000D_ Aquests estudis s'han realitzat des de dos punts de vista: l'experimental i el computacional. D'una banda, s'han expressat alguns dels enzims estudiats i, mitjançant la incubació amb àcids grassos, s'ha analitzat els productes obtinguts per tal de comprendre l'estèreo i regioselectivat dels enzims. D'altra banda, s'han aplicat mètodes de la Química Computacional com el Docking molecular, la dinàmica molecular i els càlculs QM/MM per a explorar diferents aspectes dels enzims, des de la interacció entre la proteïna i el substrat fins al mecanisme biocatalític a nivell quàntic.

Data del Ajut	20 de des. 2023
Idioma original	Anglès
Supervisor	M. Dels Angels Gonzalez Lafont (Director/a) & Jose Mª Lluch Lopez (Director/a)