Azúcares y Proteínas: El papel de la dinámica en las interacciones moleculares

En esta tesis, tratamos de mirar profundamente en el interior de la estructura de los glicanos, con el objetivo de traducir la informacion estructural extraida a nivel atomico en la razon de la flexibilidad molecular. La introduccion de esta tesis se centra en el codigo de los carbohidratos, como la informacion biologica se almacena en la estructura de los glicanos y como este mensaje es leido y traducido por los receptores. Tambien se presenta el uso de glicomimeticos y su utilizo como moleculas de interes bio-medico y espectroscopico. El capitulo concluye con una descripcion de los metodos experimentales que se utilizaron en esta tesis para elucidar la estructura y las interacciones de los glicanos. En el capitulo dos se discute la flexibilidad de los azucares a nivel de monosacarido. Se presenta una nueva generacion de glicomimeticos que contienen atomos de fluor. Hemos aplicado una combinacion de espectroscopia de RMN y metodos computacionales para investigar el comportamiento dinamico 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 quimico en fluor, asi permitiendo arrojar luz sobre las caracteristicas termodinamicas y cineticas del equilibrio. De monosacarido a disacarido. En el capitulo tres se discute el origen de la flexibilidad del enlace glicosidico. En el especifico, el uso de mimeticos moleculares proporciona resultados clave en el diseno de glicanos sinteticos, como modular las componentes estereoelectronicas que son relevantes a la hora de definir la distribucion de poblaciones para los posibles conformeros. Mediante el uso de metodos de RMN y de los calculos teoricos, se muestra que es posible restablecer el efecto anomerico de un acetal cuando se sustituye uno de los atomos de oxigeno por un grupo CF2. Receptor de glicano. La relacion que existe entre la dinamica de proteinas y sus funciones es todavia poco caracterizada desde el punto de vista energetico. En el capitulo cinco hemos utilizado GGBP, una proteina de union a glucosa y galactosa, como modelo para definir los movimientos conformacionales asociados a su funcion, tanto desde el punto de vista estructural como energetico. Para llevar a cabo este estudio hemos usado un enfoque innovador que combina los experimentos de RMN de compuestos paramagneticos con simulaciones de Dinamica Molecular. Nuestros resultados demuestran que la proteina 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 impetus 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-proteina, estas interacciones debiles implican un sistema p de un residuo aromatico dela proteina, como aceptor, y un grupo polar CH en el azucar, como donante. A pesar de su amplia difusion, caracterizada por estudios estructurales, una directa evidencia de esta interaccion todavia no ha sido proporcionada. Nosotros proponemos que la RMN podria proporcionar evidencias directas de la existencia de un acoplamiento debil atreves intermolecular coupling. En este capitulo se discuten los resultados preliminares dedicados al diseno de un sistema de etiquetas isotopicas apropiadas para mejorar la sensibilidad experimental necesaria a la deteccion directa. El ultimo capitulo se presentan las conclusiones generales procedentes del trabajo que se ha realizado durante este programa de estudios de doctorado.