Nuevas metodologías para el estudio de la interacción carbohidrato-proteína empleando la resonancia magnética nuclear. // new methodologies for studying carbohydrate-protein interactions by nuclear magnetic resonance

Abstract

Los carbohidratos juegan un papel clave en la vida y en la enfermedad. Su amplia presencia en diferentes procesos abarca desde las funciones energética y estructural hasta las bases del reconocimiento molecular de eventos fisiológicos y patogénicos. De hecho, se encuentran involucrados en numerosos eventos biológicos de importancia. El estudio de los eventos de reconocimiento molecular en los que los carbohidratos se encuentran involucrados es clave para entender estas interacciones, y la elucidación estructural y los estudios conformacionales son cruciales para descifrar sus mecanismos de interacción, así como las implicaciones biológicas de estos eventos. La espectroscopía de Resonancia Magnética Nuclear (RMN) es la técnica preferida para la caracterización estructural de carbohidratos, siendo una técnica muy potente para entender los procesos moleculares en los que los carbohidratos están involucrados. Glicosil sulfóxidos diastereoméricos. Análisis conformacional y características del reconocimiento frente a ß-galactosidasa de E. coli. En este capítulo se describe el estudio de un conjunto de disacáridos con grupos sulfóxido. La oxidación del átomo de azufre para obtener el sulfóxido da lugar a la obtención de dos posibles estereoisómeros en el átomo de azufre. El análisis conformacional de estos glicomiméticos se ha llevado a cabo utilizando la RMN. Los datos obtenido, apoyados por métodos ab initio y simulaciones de dinámica molecular, revelan un comportamiento conformacional distinto dependiendo de la estereoquímica de los sulfóxidos. Además, se ha analizado la interacción de estos glicomiméticos con una enzima modelo, la ß-galactosidasa de E. coli. N-glicanos receptores del virus de la gripe A. Nuevas metodologías para el análisis conformacional y la caracterización de las interacciones. La gripe estacional es una enfermedad respiratoria producida por el virus de la gripe y supone una de las mayores amenazas para la salud. El virus de la gripe presenta dos glicoproteínas en su membrana, la Hemaglutinina (HA) y la Neuraminidasa (NA), y su combinación da lugar a las distintas cepas del virus. La HA es la responsable de iniciar la infección al unirse a N-glicanos sialilados que se encuentran en la superficie de las células del tracto respiratorio. El residuo de ácido siálico está unido a una unidad de N-acetil lactosamina mediante un enlace ¿2-6 en el caso de los humanos y ¿2-3 en especies aviares. La mutación de sólo dos aminoácidos permite a los virus aviares cambiar su especificidad permitiendo la infección de humanos y por tanto iniciar una pandemia. En este contexto, el trabajo descrito en este capítulo se centra en aplicar nuevas metodologías de RMN para obtener información detallada de los epítopos de unión clave requeridos para el reconocimiento por la HA, con el objetivo final de tener un mejor conocimiento de las bases moleculares de la infección del virus de la gripe. Aprovechando la aproximación de RMN paramagnética, recientemente desarrollada, se ha obtenido la caracterización completa de la estructura y dinámica de los N-glicanos de estudio. El subsecuente análisis de los datos ha revelado que existen marcadas diferencias en el comportamiento conformacional de los N-glicanos dependiendo de la longitud de las ramas. Además, los estudios de interacción con dos cepas de HA han puesto de manifiesto que, mientras que para la cepa HK/68 no se observan diferencias en la interacción, para la cepa Vic/11 se observa un epítopo mucho más extendido. Por lo tanto, en esta Tesis se ha realizado un amplio uso de diferentes métodos de RMN para obtener información estructural sobre las interacciones de sistemas proteína carbohidrato de relevancia biológica y médica. Además, en un contexto relacionado, se ha llevado a cabo un exhaustivo procedimiento de caracterización mediante RMN para elucidar la estructura de una variedad de moléculas que contienen carbohidratos, obtenidas por síntesis enzimática.