Módulos de Unión a Carbohidratos como Plataformas de Evolución. Armenta-Jaime Silvia, y Rodríguez-Sanoja Romina*. Departamento de Biología Molecular y Biotecnología. Instituto de Investigaciones Biomédicas, Universidad Nacional Autónoma de México. México D.F. 04510. Email: [email protected] RESUMEN Los módulos de unión a carbohidratos (CBM, Carbohydrate-Binding Module) son proteínas especializadas en el reconocimiento de azúcares, estos módulos pueden estar asociados a enzimas multimodulares como las glucósido-hidrolasas u otras enzimas relacionadas con el metabolismo, reconocimiento y transporte de carbohidratos. Con base en su secuencia y similitudes (http://www.cazy.com). en el plegamiento, se clasifican en 68 familias En todas estas proteínas la interacción CBM-carbohidrato está mediada por interacciones hidrofóbicas y puentes de hidrógeno, donde los aminoácidos aromáticos participan de forma relevante en el reconocimiento. Sin embargo, esta información no explica la especificidad y selectividad de estos dominios hacia los diferentes sustratos. Una opción para generar información relevante acerca de las bases moleculares que rigen el reconocimiento es la generación de diversidad en los dominios de unión a través de la ingeniería de proteínas. En este trabajo se revisa la principal estrategia utilizada en la diversificación de estos módulos para entender y optimizar su especificidad y afinidad, potenciando sus aplicaciones para la industria y la investigación. Palabras clave: Módulos de unión a carbohidratos, ingeniería de proteínas, interacción proteína-carbohidrato. ABSTRACT The carbohydrate-binding modules (CBM) are specialized proteins in the recognition of sugars, these modules can be associated with multimodular enzymes such as glycoside hydrolases and other enzymes related to metabolism, transport and BioTecnología, Año 2014, Vol. 18 No. 1 12 recognition of carbohydrate molecules. Based on sequence and folding similarities, they are classified into 68 families. In all these proteins CBM-carbohydrate interaction is mediated by hydrophobic interactions and hydrogen bonds, where the aromatic amino acids play the most relevant role in recognition. However, this information does not explain how these domains recognize and bond specific carbohydrates. One alternative to generate relevant information about the molecular basis of recognition is the generation of diversity in the binding domains by protein engineering. In this paper, we review the strategy used to diversify these modules to understand and optimize their specificity and affinity to carbohydrates, enhancing their applications for industry and research. Key words: Carbohydrate binding module, protein engineering, CBM-carbohydrate interaction. INTRODUCCIÓN La interacción proteína-carbohidrato como las glucósido-hidrolasas u otras regula muchos procesos biológicos; como enzimas relacionadas con el metabolismo el reconocimiento celular, el metabolismo de carbohidratos. Funcionalmente estos primario de carbono, la respuesta del dominios permiten la interacción entre los sistema de sustratos, generalmente poco accesibles o procesos insolubles, con el sitio activo del dominio inmune, señalización los celular mecanismos y los patológicos. Tal diversidad de funciones catalítico de las enzimas sugiere que el reconocimiento ocurre por Sanoja et al., 2005). (Rodríguez- diversos mecanismos que justifican la Los CBMs están agrupados en 68 selectividad de carbohidratos dentro de familias (http://www.cazy.org), que incluyen matrices tan complejas como son el dominios glucocálix o la pared celular de plantas, prácticamente hongos y bacterias. existentes de en reconocimiento todos la los para carbohidratos naturaleza; desde Existen proteínas especializadas en el polisacáridos estructurales y de reserva, reconocimiento de carbohidratos, como los hasta factores de virulencia (Guillén et al., módulos de unión a carbohidratos (CBM, 2010). Muchas de estas familias tiene la Carbohydrate-Binding Module) que pueden capacidad de reconocer inequívocamente estar asociados a enzimas multimodulares BioTecnología, Año 2014, Vol. 18 No. 1 13 un ligando específico; por ejemplo, las las condiciones más parecidas a las familias CBM1, CBM3a, CBM5 y CBM10 naturales. sólo reconocen celulosa (Boraston et al., Una opción es conocer el efecto que 2004), mientras que las familias CBM4, pueden tener mutaciones en residuos CBM6, CBM15, CBM22, CBM35 y CBM36 específicos, reconocen principalmente xilano (cadenas importancia por estudios estructurales en de D-xylose unidas por enlaces b-1,4) pero presencia de sustratos solubles (Czjzek et también se unen a b-1,4-glucano, b-1,3- al., 2001; Boraston et al., 2006; van Bueren glucano, et al., 2007; Gregg et al., 2008; Cid et al., manano, sustituidos, como y el xiloligosacáridos xiloglucano y arabinoglucano (McCartney et al., 2006). unión de estos dominios y han demostrado su 2010). Extender esta idea sería llevarla a la mutagenesis simultánea y al azar de varios Es difícil explicar la diversa capacidad de que residuos de aminoácidos simulando el su proceso de evolución. Por lo que en este promiscuidad, puesto que la interacción trabajo se muestra como los dominios de entre el glucósido y el sitio de unión de la unión proteína ocurre a través de un mecanismo utilizados como una base o plataforma en común, el cual depende principialmente evolutiva para entender la especificidad y de la complementariedad, orientación y selectividad de estos dominios por sus conformación de aminoácidos aromáticos, sustratos. a carbohidratos pueden ser mismos que interaccionan por fuerza de van der Waals con los carbohidratos. CONSTRUCCIÓN Además, la interacción es estabilizada por COMBINATORIAS puentes de hidrógeno entre DE BIBLIOTECAS algunos En general, la generación de variantes residuos polares con los grupo hidroxilo de proteínas puede ser de forma racional o (-OH) del mismo sustrato (Quiocho, 1989; combinatoria; en ambas es necesario tener Bewley et al., 2013). conocimiento El estudio de la interacción de los tridimensional de y de la estructura las propiedades dominios de unión a carbohidratos con sus fisicoquímicas de la proteína de interés. En sutratos insolubles no es realizable a la través de técnicas clásicas de bioquímica aminoácidos mediante mutagénesis dirigida, estructural como la cristalografía o el RMN, lo cual limita el número de variantes que se por lo que deben buscarse alternativas que pueden obtener. Por otro lado, en la permitan aproximarse a estos sistemas en estrategia combinatoria, la secuencia y BioTecnología, Año 2014, Vol. 18 No. 1 primera se modifican algunos 14 estructura sometida a diversidad en una proteína (Gunnarsson et generándose un al., 2004; Binz et al., 2005). La figura 1 amplio repertorio de variantes que, a través ejemplifica el proceso a seguir para la de un riguroso proceso de selección, construcción permite obtener proteínas con propiedades combinatorial de CBMs. El primer paso bioquímicas novedosas, por lo tanto es la para construir una biblioteca combinatoria mutaciones estrategia proteica al más es azar, usada para de una biblioteca generar Fig. 1. Estrategia experimental para la obtención de variantes de los dominios de fijación al almidón con características bioquímicas mejoradas. es elegir el procedimiento metodológico forma inespecífica dentro del gen que para mutagenizar (Figura 2). Es posible codifica para el introducir usando condiciones que disminuyan la mutaciones aleatorias en posiciones de aminoácidos específicos a fidelidad través del diseño de oligonucleótidos polimerasa durante el PCR, técnica degenerados (Zoller et al., 1987) o bien, conocida llevar a cabo mutaciones al azar de (Caldwell et al., 1992). También es BioTecnología, Año 2014, Vol. 18 No. 1 de dominio de interés, la como enzima TaqDNA error-prone PCR 15 posible crear diversidad por recombina- fácil en comparación con el diseño de ción de dos o más genes, mediante el una adecuada estrategia de selección y método de DNA shuffling (Stemmer, el 1994). De esta manera, se llegan a encontrar variantes con características obtener bibliotecas de miles de millones optimizadas en función del sistema de de variantes, lo cual es relativamente interés. Oligonucleó9dos$ degenerados$ posterior Error/prone$PCR$ análisis requerido para DNA$shuffling$ ! Fig. 2. Métodos comúnmente utilizados para generar diversidad durante la construcción de bibliotecas combinatorias (Stahl et al., 2013). MÉTODOS PARA LA ELECCIÓN DE la transformación de la biblioteca de ADN VARIANTES en un huésped, por ejemplo: en la A PARTIR DE UNA BIBLIOTECA COMBINATORIA La selección modificado un fenotipo, bacteriana (Fuchs et al., 1991; Francisco relacionada con el sistema de expresión et al., 1993) o en levaduras (Boder et al., de de 1997) y (2) los sistemas que implican la despliegue de bibliotecas se pueden traducción in vitro de proteínas, como en dividir en dos: (1) sistemas que requieren el despliegue en biblioteca. ingeniería, McCafferty et al., 1990), en la superficie está la por de presentación en fagos (Smith, 1985; Los sistemas BioTecnología, Año 2014, Vol. 18 No. 1 polisomas/ribosomas 16 (Mattheakis et al., 1994; Hanes et al., de fagos se expone al ligando 1997) o en mRNA (Nemoto et al., 1997; inmovilizado sobre un soporte sólido; que Roberts et al., 1997). pueden ser columnas para cromatografía De los anteriores, el despliegue en (McCafferty et al., 1990), superficies de fagos o “phage display” fue el primer polipropileno de placas de 96 pozos sistema (Barbas desarrollado y es el más et al, 1992), o partículas utilizado hasta el momento, en este paramagnéticas (Hawkins et al., 1992). sistema las proteínas recombinantes se Después de un tiempo de incubación expresan en la superficie de bacterió- adecuado y sucesivas etapas de lavado fagos filamentosos como el M13 (Smith, para eliminar los fagos no unidos; los 1985). La superficie del fago M13 está fagos que se unen selectivamente son constituida por cinco proteínas (pIII, pVI, eluidos. La elución puede llevarse a cabo pVII, pVIII y pIX) de once codificadas a por partir de su genoma. Las proteínas pIII incubación a pH bajo (Charles-Niño et (con cinco copias) y pVIII (con aproxima- al., damente 2700 copias) han sido las más (Gunnarsson et al., 2006). Los fagos utilizadas para el despliegue de proteínas eluidos se utilizan para infectar cepas de recombinantes. El tener menor número E. de copias representa encontrar variantes amplifican para su uso en sucesivos con mayor afinidad hacia un ligando ciclos de selección o con fines de específico, ya que el fenómeno de avidez identificación y de caracterización. se reduce. Sin embargo, una diversos 2011) coli o con medios, la incluyendo elución fenotipo F’ la competitiva donde se alta afiniddad podría no ser siempre el IDENTIFICACÓN principal objetivo de la selección, debido CIÓN DE VARIANTES SELECCIONA- a DAS A PARTIR DE BIBLIOTECAS que un despliegue multivalente favorece la identificación de variantes El El proceso de selección permite aislar, bajo proceso de bioselección o CARACTERIZA- COMBINATORIAS raras y/o de baja afinidad (Qi et al., 2012). Y ciertas condiciones, diversas variantes de proteínas con la capacidad “biopanning”, se basa en la selección por de reconocer ligandos, afinidad hacia un sustrato o ligando carbohidratos; sin embargo, es necesario específico, por ejemplo: polisacáridos u caracterizarlas para conocer como sus oligosacáridos. Típicamente, la biblioteca BioTecnología, Año 2014, Vol. 18 No. 1 17 propiedades bioquímicas. Los ensayos de ELISA Linked sujetas a procesos de evolución in vitro Immunosorbent Assay) son una forma como “protein scaffolds”. Algunas de las rápida obtener características indispensables para que información acerca de la especificidad y una proteína pueda ser utilizada como afinidad de las variantes seleccionada una (McCafferty et al., 1990; Mattheakis et presentar una estructura estable con al., 1994). En esta metodología los regiones o loops expuestos al solvente sobrenadantes de fagos recombinantes relacionados con la funcionalidad de la seleccionados interaccionan con ligandos proteína; (2) tener una estructura o core inmovilizados en la superficie de placas, bien definido y altamente conservado donde la detección se realiza a través de entre los diferentes miembros de una anticuerpos familia de proteínas; así como, (3) tener y enzimas (Enzyme No todas las proteínas pueden ser específica de específicos como acoplados la a peroxidasa, produciendo compuestos que se pueden monitorear (McCafferty midiendo et al., la absorbancia 1990), plataforma estabilidad evolutiva son: conformacional (1) intrínsica (Skerra, 2000a). Hasta el momento se conoce la usando estructura de más de 90 000 proteínas ligandos biotinilados (Malabarba et al., (http://www.rcsb.org), de las cuales sólo 2001) o fluorescencia (Starwalt et al., se han utilizado, aproximadamente, 50 2003). como plataformas evolutivas (Binz et al., 2005; Gebauer et al., 2009). Las PROTEÍNAS COMO PLATAFORMAS proteínas que han sido utilizadas son DE EVOLUCIÓN diversas en tamaño, topología, modo de El término de plataforma evolutiva o acción y funcionalidad. Algunos ejemplos protein scaffold se refiere a utilizar una notables de proteínas que han funciona- estructura proteíca como una base o do como scaffold son la fibronectina tipo cimiento a la cual se pueden introducir III (glicoproteínas presentes en la matriz mutaciones al azar sin comprometer la extracelular de tejidos animales; Koide et estabilidad de la proteína, pero sí dando al., 1998) y las lipocalinas (proteínas como las involucradas en el transporte y almace- funcionales namiento de moléculas hidrofóbicas), de resultado cambios propiedades bioquímicas y en (Skerra, 2000a). BioTecnología, Año 2014, Vol. 18 No. 1 las cuales se ha modificado su afinidad 18 para reconocer una amplia variedad de altamente conservada, en la cual el sitio ligandos (Skerra, 2000b). de unión se localiza, hacia el lado concavo de una de las hojas beta, CBM COMO SCAFFOLDS aunque, también puede ser localizado Los dominios de unión a carbohidratos (CBMs) adoptan principalmente una estructura tridimensional de -sandwich hacia alguno de los extremos de la estructura (Figura 3) (Boraston et al., 2004). Fig. 3. A) Esquema que muestra la ubicación de los sitios de unión a carbohidrato de un CBM típico (estructura en β-sandwich). Boraston et al., (2004) realizaron la superposición de los carbonos α de diferentes CBM en complejo con el ligando para corroborar que en la mayoría de los casos el sitio de unión se localiza hacia la hoja β cóncava, y en menos casos hacia el extremo de la estructura. B) Se muestra la forma de ranura o hendidura característica de un sitio de unión que reconoce como sustrato al xilano. La forma o conformación espacial del sitio de unión es el reflejo de los sustra- sitio de unión es clave la presencia de aminoácidos aromáticos. tos que son capaces de reconocer; Hay varios reportes donde se desta- además, es importante señalar que en el ca la participación de estos residuos BioTecnología, Año 2014, Vol. 18 No. 1 19 hidrofóbicos durante el reconocimiento de 3 residuos aromáticos; las tirosinas 18, 20 los sustratos. y el triptófano 32, siendo el residuo de Por ejemplo, Abbott y Boraston (2011), aminoácido W32 indispensable para la proponen que el residuo de aminoácido función, ya que su sola mutación provoca W935 del dominio CBM32 presente en la la pérdida total del reconocimiento del endo-β-1,4-N-acetylglucosamidasa de ligando. Streptococcus es residuos aromáticos están conservados en de ambos dominios, la orientación espacial de carbohidratos; este residuo se localiza en cada residuo se predice diferente (Figura un loop extendido y expuesto al solvente 4) (Rodríguez-Sanoja et al., 2009). indispensable pneumoniae, para la fijación donde interacciona directamente con el sustrato. Así Sin La contribución aminoácidos mismo, en la embargo, vecinos aunque de a estos residuos aquellos de que estructura participan en el reconocimiento también ha cristalográfica del dominio CBM26 de la α- sido analizada. En el dominio CBM2b de la amilasa de Bacillus halodurans C-125, se xilanasa 11A de Cellulomonas fimi se muestra que tres aminoácidos aromáticos evaluó el efecto que producía la mutación (W36, Y23 y Y25) son importantes para el R262G en la orientación espacial del reconocimiento de maltooligosacáridos. La triptófano unión se da básicamente a través de directamente interacciones tipo van der Waals entre el observaron que la mutación mencionada triptófano 36 y la tirosina 25 con los anillos modificó la orientación de triptófano 90º de piranosa de una molécula de maltosa, y con respecto a su posición original en el mediante puentes de hidrógeno formados sitio de unión. Tal mutación provocó que por la tirosina 23 y otros residuos como la no se reconociera mas al xilano como glutamina 71, la glicina 76 y el glutamato ligando, modificándose la especificidad 77 (Boraston et al., 2006). Por otro lado, hacia celohexosa (Simpson et al., 2000). mediante estudios de mutagénesis dirigida Estos datos confirman la importancia de la realizados con un dominio CBM26 de la α- posición estructural y la orientación de los amilasa de Lactobacillus amylovorus, se aminoácidos involucrados en el sitio de confirmó que la principal contribución para unión que ocurra el reconocimiento está dada por carbohidrato. BioTecnología, Año 2014, Vol. 18 No. 1 259; el con durante cual xilano. la interacciona Los interacción autores CBM- 20 Fig. 4. Gel de electroforesis no desnaturalizante en ausencia (A) o presencia (B) de almidón. Los carriles muestran las proteínas correspondientes a un CBM26 de la α-amilasa de L. amylovorus y sus mutantes derivadas: 1) Y85L, 2) Y20L, 3) Y18L, 4) Y16L 5) W11-32L, 6) W32L, 7) W11L, 8) CBM26 silvestre y 9) Albúmina. Lo anterior muestra como la mutación W32L abate por completo el reconocimiento del dominio hacia almidón. (C) La imagen muestra la superposición de los residuos de unión del dominio CBM26 de la amilasa de B. halodurans C-125 (AP 2C3G; en rojo) y los residuos del modelo de Rosetta de un módulo CBM26 de la amilasa de L. amylovorus (en negro), lo que indica como aminoácidos conservados en ambos dominios presentan diferente conformación y orientación, lo cual es determinante en el mecanismo de reconocimiento del ligando (Modificado de Rodríguez-Sanoja et al., 2009). Existen pocos reportes donde se utilizan a los módulos de unión a colaboradores en el 2000. carbohidratos de trabajo se utilizó un dominio de unión a sus celulosa de la celobiohidrolasa Cel7A de como evolución. Sin plataformas embargo, características estructurales (una Trichoderma reesei como En este plataforma estructura conservada, estable, funcional para la búsqueda de nuevas propiedades y funcionales. con sitios de unión al sustrato La modificación de 11 accesibles al solvente) los hace un residuos de aminoácidos, provocaron un sistema con potencial para llevar a cabo cambio de especificidad tan dramático, estudios de evolución in vitro. que Uno de los primeros y más el interaccionar dominio con mutado una pudo proteína, sorprendentes trabajos donde utilizan a específicamente una amilasa. Debido a los de que dicha interacción ocurre con el sitio y activo de la amilasa; la unión del CBM CBMs evolución” como lo “plataforma reportan BioTecnología, Año 2014, Vol. 18 No. 1 Lehtiö 21 impide que el sustrato entre al sitio con aumentar la actividad enzimática, de activo. realizada hecho una de las principales funciones mediante evolución in vitro cambió por de los dominios de unión a carbohidratos completo la funcionalidad del CBM1, al es pasar de unir polímeros de celulosa a sustrato en el sitio catalítico. Con base inhibir en lo anterior, Shiraga et al., (2004) La la modificación actividad de una enzima amilolítica. aumentar la diversificaron el concnetración CBM20 de del la Por otro lado, Gunnarsson et al. glucoamilasa de Rizhopus oryzae, para (2004) utilizaron el dominio CBM4-2 de la determinar el efecto de la adsorción al xilanasa marinus almidón sobre la actividad de la enzima. (proteína termófila, capaz de reconocer Al respecto, los autores concluyen que el sustratos como: xilano, b-glucanos y obtener variantes con mayor capacidad celulosa no cristalina) como scaffold para de adsorberse al sustrato incrementa la modificar la especificidad y afinidad del disponibilidad del mismo en el sitio dominio hacia diferentes polisacáridos. A catalítico y partir de una biblioteca de un millón 600 capacidad de mil variantes del dominio CBM4-2, se insoluble. de lograron Rhodothermus aislar variantes con otras capaces específicamente de consecuencia, hidrólisis del la almidón mayor afinidad por xilano (Gunnarsson et al., 2007); por CONCLUSIONES reconocer A pesar de que existe un importante xiloglucano número de estructuras resueltas, aún no (Gunnarsson et al., 2006) e incluso de enorme distinguir entre xiloglucano fucosilado del presentes en la naturaleza. Se sabe que que no presenta unidades de fucosa en la su estructura, característica importante encuentra conservada en la mayoría de en de los dominios descritos y que en todos tejidos en semillas, por lo que esta estos, las interacciones hidrofóbicas de variante funciona como marcador en el los aminoácidos aromáticos juegan un estudio de polisacáridos estructurales en papel primordial en la unión, siendo tan plantas (Schantz et al., 2009; Filanova et solo al., 2007). espaciales el reconocimiento diferencial Mejorar la especificidad y capacidad cantidad estructura las de de beta-sandwich pequeñas de carbohidratos los se modificaciones residuos que interaccionan con el sustrato, lo que les de adsorción, también está relacionado BioTecnología, Año 2014, Vol. 18 No. 1 22 da la capacidad de reconocer y unir específicamente su carbohidrato blanco. Los reportes existentes muestran que utilizando diversificación una estrategia “artificial” es de Abbott WD & Boraston A Structural analysis of a (2011) putative family 32 carbohydrate-bindig module from the Streptococcus posible pneumoniae enzyme Endo D. Acta mejorar la selectividad y/o especificidad Crystallogr., Sect. C: Cryst. Struct. de estos módulos, lo que crea una Commun. F67: 429- 433. plataforma novedosa para estudiar la Barbas CF, Bain JD, Hoekstra DM & interacción proteína-carbohidrato y para Lerner imaginar combinatorial antibody libraries: a diversas aplicaciones biomédicas y biotecnológicas. RA (1992) Semisynthetic chemical solution to the diversity problem. Proc. Natl. Acad. Sci. 89: AGRADECIMIENTOS 4457- 4461. La MC Silvia Armenta agradece a la Bewley C & Shahzad-Ul-Hussan (2013) comisión de premios 2012-2014 de la Characterizing Sociedad Mexicana de Biotecnología y interactions Bioingeniería y a Applikon Biotechnology resonance spectroscopy. Biopolym. por el premio “Sergio Sánchez Esquivel”, 99: 796-806. otorgado como mejor Protocolo de Tesis de Doctorado. Manoutcharian A los Dres. Airapetian y carbohydrate-protein by nuclear magnetic Binz HK, Amstutz P & Plückthum A Karen (2005) Engineering novel binding Amelia proteins from nonimmunoglobulin Farrés González Sarabia por la discusión domains. Nat. Biotechnol. 23: 1257- crítica en el diseño de la metodología. A 1268. Conacyt por la beca para estudios de Boder ET & Wittrup KD (1997) Yeast doctorado. Este trabajo forma parte del surface trabajo combinatorial polypeptide libraries. de Tesis del Doctorado en Ciencias Bioquímicas, UNAM de Silvia Armenta. Este trabajo es realizado con el display for screening Nat. Biotechnol. 15: 552-557. Boraston A, Bolam D, Gilbert H & Davies apoyo de DGAPA-UNAM IN222113 y G (2004) Carbohydrate-binding Conacyt 131149. modules: fine-tuning polyssacharide recognition. Biochem. J. 382:769- REFERENCIAS BioTecnología, Año 2014, Vol. 18 No. 1 781. 23 Boraston A, Hesaley M, Klassen, Ficko- Binding Module that have evolved Blean E, Lammerts van Bueren A & from Law V (2006) A Structural and conserved. Funcional 48580-48587. Analysis of a-glucan recognition by family 25 and 26 Carbohydrate-binding Modules common J. sequence Biol. is not Chem. 276: Filanova L, Gunnarsson LC, Daniel G & Ohlin M (2007) Synthetic xilan- reveals a conserved mode of starch binding modules for mapping of pulp Recognition. J. Biol. Chem. 281: 587- fibers and wood section. BMC Plant 598. Biology. 7: 54. Cadwell C (1992) Francisco JA, Campell R, Iverson BL & Randomization of gene by PCR Georgiou G (1993) Production and mutagenesis. Genome Res. 2: 28-33. fluorescence-activated cell sorting of Charles-Niño Viveros & Joyce G C, Pedroza-Roldan M, Gevorkian Escherichia coli expressing a & funtional antibody fragment on the Manoutcharian K (2011) Variable external surface. Proc. Natl. Acad. epitope Sci. 90:10444-10448. libraries: New G C, vaccine immunogens capable of inducing Fuchs P, Breitling F, Seehaus T & Little broad human immunodeficiency virus M type antibodies 1-neutralizing antibody response. Vaccine. 29: 5313-5321. Cid M, Pedersen H, Kaneko S, Coutinho P, Henrissat B, Willats W & Boraston (1991) Escherichia Targeting recombinant to surface the coli: fusion to of a peptidoglycan associated lipoprotein. Biotechnol. 9: 1369-1372. A (2010) Recogniton of the helical Gebauer M, Skerra A (2009) Engineered structure of b-1,4 galactan by a new protein scaffolds as next-generation family antibody therapeutics. Curr. Opin. of Carbohydrate-Binding Module. J. Biol. Chem. 283: 3599936009. Czjzek M, Bolam D, Mosbah A, Allouch J, Chem. Biol. 13: 245-55. Gregg K, Finn R, Abbott DW & Boraston A (2008) Divergent modes of glycan Fontes c, Ferreira L, Bornet O, recognition Zamboni V, Darbon H, Smith N, Carbohydrate-Binding Module. Black G, Henrissat B & Gilbert H Biol. Chem. 283: 12604-12613. (2001) The location of the LigandBinding site of the Carbohydrate- BioTecnología, Año 2014, Vol. 18 No. 1 by a new family of J. Guillén D, Sánchez S & RodríguezSanoja R (2010) Carbohydrate- 24 binding biological domains: roles. multiplicity Appl. of as a scaffold for novel binding Microbiol. proteins. J. Mol. Biol. 284: 1141- Biotechnol. 85: 1241-1249. 1151. Gunnarsson LC, Montanier C, Tunnicliffe RB, Williamson HJ, Alfa-amylase inhibitors selected from Nordberg Karlsson E & Ohlin M a combinatorial library of a cellulose (2007) Novel xylan-binding properties binding domain scaffold. Proteins: of Struct., Funct., Genet. 41: 316-322. an MP, Gilbert Lehtiö J, Teeri TT & Nygren PA (2000) engineered family carbohydrate-binding 4 module. Biochem. J. 406: 209-214. Malabarba MG, Milia E, Faretta M, Zamponi R, Pelicci PG & Di Fiore PP Gunnarsson LC, Zhou Q, Montanier C, (2001) A repertoire library that allows Karlsson EN, Brumer H & Ohlin M the selection of synthetic SH2s with (2006) altered Engineered xyloglucan specificity in a carbohydrate-binding module. Glycobiology. 16: 1171- 1180. binding specificities. Oncogene. 20: 5186-5194. Mattheakis LC, Bhatt RR & Dower WJ (1994) An in vitro polysome display Gunnarsson LC, Karlsson A.S., Albrekt system for identifying ligands from M, Andersson O & Holsty M (2004) A very large peptide libraries. Proc. carbohydrate binding module as Natl. Acad. Sci. 91: 9022-9026. diversity-carrying scaffold. a Protein McCafferty, Griffiths AD, Winter G & Eng., Design & Selection. 3: 213- Chiswell 221. antibodies: Hanes J & Plückthum A (1997) In vitro selection and evolution of funtional DJ (1990) Phage filamentous phage displaying antibody variable domains. Nature. 348: 552-554. proteins by using ribosome display. McCartney L, Flint J, Bolam D, Boraston Proc. Natl. Acad. Sci. 94: 4937-4942. A, Gilbert H & Knox JP (2006) Hawkins RE, Russell SJ & Winter G Differential recognition of plant cells (1992) Selection of phage antibodies walls by microbial xilan-specific by binding affinity. Mimicking affinity Carbohydrate-Binding Modules. maduration. J. Mol. Biol. 226: 889- Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 103: 896. 4765: 4720. Koide A, Bailey CW, Xiaolin H & Koide S Nemoto N, Miyamoto-Sato E, Husimi Y & (1998) The fibronectin type III domain Yanagawa H (1997) In vitro virus: BioTecnología, Año 2014, Vol. 18 No. 1 25 bonding of mRNA bearing puromycin Schantz L, Gullfot F, Scheer S, Filonova at the 3’-terminal end to the C- L, Gunnarsson L, Flint J, Daniel G, terminal end of its encoded protein Nordberg-Karlsson E, Brumer H & on the ribosome in vitro. FEBS Lett. Ohlin M (2009) Affinity maturation 414: 405-408. generates Qi H, Lu H, Qiu HJ, Petrenko V & Liu A greatly xyloglucan-specific carbohydrate (2012) Phagemid vectors for phage binding display: Biotechnology. 9: 1-12. properties, characteristics and construction. J. Mol. Biol. 417: 129-143. improved modules. BMC Shiraga S, Kawakami M & Ueda M (2004) Construction of combinatorial Quiocho F (1989) Protein-carbohydrate interactions: basic library of starch-binding domain of molecular Rhizopus oryzae glucoamylase and features. Pure Appl. Chem. 61: 1293- screening of clones with enhanced 1306. activity by yeast display method. J. Roberts RW & Szostak JW (1997) RNApeptide fusions for the in vitro Mol. Catal. B: Enzym. 28: 229-234. Simpson PJ, Xie H, Bolam DN, Gilbert HJ selection of peptides and proteins. & Proc. Natl. Acad. Sci. 94: 12297- structural 12302. specificity of family 2 carbohydrate- Rodríguez-Sanoja R, Oviedo N, Escalante L, Ruíz B & Sánchez S Williamson basis MP for (2000) the The ligand binding modules. J. Biol. Chem. 275: 41137-41142. (2009) A single residue mutation Skerra A (2000a) Engineered protein abolishes attachment of the CBM26 scaffolds for molecular recognition. J. starch-binding Mol. Recognit. 13: 167-187. domain from Lactobacillus amylovorus a-amylase. Skerra A (2000b) Lipocalins a scaffold. J. Ind. Microbiol. Biotechnol. 36: 341- Biochim. Biophys. Acta. 1482: 337- 346. 350. Rodríguez-Sanoja R, Ruiz B, Guyot JP & Smith GP (1985) Filamentous fusion Sánchez S (2005) Starch-Binding phage: novel expression vectors that Domain display cloned antigens on the virion affects Lactobacillus catalysis in a-amylases. Environ. Microbiol. 71: 297–302. two Appl. surface. Science. 228: 1315-1317. Stahl S, Kronqvist N, Jonsson A & Löfblom J (2012) Affinity proteins and BioTecnología, Año 2014, Vol. 18 No. 1 26 their generation. J. Chem. Technol. recognition Biotechnol. 88: 25-38. carbohydrate-binding Stawalt Se, Masteller EL, Bluestone JA & Kranz DM (2003) Directed evolution of a single-chain class II MHC by a family 41 module of Thermotoga maritima. J. Mol. Biol. 365: 555-560. Zoller MJ & Smith M (1987) product by yeast display. Protein Oligonucleotide-directed Eng. 16: 147-156. mutagenesis: A simple method using Stemmer WP (1994) Rapid evolution of a two oligonucleotide primers and a protein in vitro by DNA shuffling. single-stranded DNA template. Meth. Nature. 370: 389-391. Enzymol. 154: 329-350. van Bueren AL & Boraston A (2007) The structural basis of BioTecnología, Año 2014, Vol. 18 No. 1 α-glucan 27