Azúcares y proteínasel papel de la dinámica en las interacciones moleculares

Résumé

En esta tesis, tratamos de mirar profundamente en el interior de la estructura de los glicanos, con el objetivo de traducir la información estructural extraída a nivel atómico en la razón de la flexibilidad molecular. La introducción de esta tesis se centra en el código de los carbohidratos, cómo la información biológica se almacena en la estructura de los glicanos y cómo este mensaje es leído y traducido por los receptores. También se presenta el uso de glicomiméticos y su utilizo como moléculas de interés bio-médico y espectroscópico. El capítulo concluye con una descripción de los métodos experimentales que se utilizaron en esta tesis para elucidar la estructura y las interacciones de los glicanos. En el capítulo dos se discute la flexibilidad de los azúcares a nivel de monosacárido. Se presenta una nueva generación de glicomiméticos que contienen átomos de flúor. Hemos aplicado una combinación de espectroscopia de RMN y métodos computacionales para investigar el comportamiento dinámico de los anillos de idosa y glucosa. En el especifico, hemos utilizado experimentos de espectroscopia RMN a baja temperatura para ralentizar el intercambio conformacional de los anillos de idosa. En estas condiciones, el intercambio es lento con respecto a la escala de tiempo del desplazamiento químico en fluor, así permitiendo arrojar luz sobre las características termodinámicas y cinéticas del equilibrio. De monosacárido a disacárido. En el capítulo tres se discute el origen de la flexibilidad del enlace glicosídico. En el especifico, el uso de miméticos moleculares proporciona resultados clave en el diseño de glicanos sintéticos, cómo modular las componentes estereoelectrónicas que son relevantes a la hora de definir la distribución de poblaciones para los posibles confórmeros. Mediante el uso de métodos de RMN y de los cálculos teóricos, se muestra que es posible restablecer el efecto anomérico de un acetal cuando se sustituye uno de los átomos de oxígeno por un grupo CF2. Receptor de glicano. La relación que existe entre la dinámica de proteínas y sus funciones es todavía poco caracterizada desde el punto de vista energético. En el capítulo cinco hemos utilizado GGBP, una proteína de unión a glucosa y galactosa, como modelo para definir los movimientos conformacionales asociados a su función, tanto desde el punto de vista estructural cómo energético. Para llevar a cabo este estudio hemos usado un enfoque innovador que combina los experimentos de RMN de compuestos paramagnéticos con simulaciones de Dinámica Molecular. Nuestros resultados demuestran que la proteína en su estado libre coexiste entre conformaciones abiertas y cerrad, con una velocidad de intercambio de 25 ns. A pesar de esta heterogeneidad conformacional, la presencia del ligando es el ímpetus para desplazar el equilibrio hacia la forma cerrada. Estos resultados demuestran que, en algunos casos, el evento de reconocimiento molecular no se puede describir como puros induced fit o conformational selection procesos. Finalmente, las interacciones tipo CH/p aportan importantes contribuciones a los procesos de reconocimiento moleculares. En complejos de glicano-proteína, estas interacciones débiles implican un sistema p de un residuo aromático dela proteína, como aceptor, y un grupo polar CH en el azúcar, como donante. A pesar de su amplia difusión, caracterizada por estudios estructurales, una directa evidencia de esta interacción todavía no ha sido proporcionada. Nosotros proponemos que la RMN podría proporcionar evidencias directas de la existencia de un acoplamiento débil atreves intermolecular coupling. En este capítulo se discuten los resultados preliminares dedicados al diseño de un sistema de etiquetas isotópicas apropiadas para mejorar la sensibilidad experimental necesaria a la detección directa. El ultimo capitulo se presentan las conclusiones generales procedentes del trabajo que se ha realizado durante este programa de estudios de doctorado.