Mejoramiento de la Termoestabilidad de Enzimas Mediante
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Motivación Objetivos Antecedentes y Conocimiento Previo Trabajo hecho Trabajo por hacer Preguntas... "Mejoramiento de la Termoestabilidad de Enzimas Mediante la Utilización de Predicción de Estructuras y Dinámica Molecular" Javier Jofré E. Universidad de Chile 2 de diciembre Javier Jofré E. "Mejoramiento de la Termoestabilidad de Enzimas Mediante la U Motivación Objetivos Antecedentes y Conocimiento Previo Trabajo hecho Trabajo por hacer Preguntas... Outline 1 2 3 4 5 6 Motivación Objetivos Objetivos Generales Objetivos Específicos Antecedentes y Conocimiento Previo Homology Modeling Molecular Dynamics Trabajo hecho Procedimiento General Procedimiento de modelación Procedimiento MD Trabajo por hacer Preguntas... Javier Jofré E. "Mejoramiento de la Termoestabilidad de Enzimas Mediante la U Motivación Objetivos Antecedentes y Conocimiento Previo Trabajo hecho Trabajo por hacer Preguntas... Motivación Las industrias necesitan de mejoramiento en la eficiencia de los procesos para hacer los proyectos más rentables Mejorar enzimas involucradas Principales posibles mejoras: termoestabilidad y actividad La termoestabilidad es necesaria en procesos que requieran de temperaturas de operación por sobre la temperatura fisiológica de la enzima en cuestión Por otro lado es necesario contar con herramientas de investigación que sean eficientes en costo y tiempo Mejorar la termoestabilidad reduciendo lo más posible los pasos de laboratorio incluyendo el screening. Javier Jofré E. "Mejoramiento de la Termoestabilidad de Enzimas Mediante la U Motivación Objetivos Antecedentes y Conocimiento Previo Trabajo hecho Trabajo por hacer Preguntas... Objetivos Generales Objetivos Específicos Objetivos Generales Mejorar la termoestabilidad de enzimas Elaborar un procedimiento que permita proponer mutaciones que mejoren la termoestabilidad de la enzima en cuestión y que posea un screening reducido. Javier Jofré E. "Mejoramiento de la Termoestabilidad de Enzimas Mediante la U Motivación Objetivos Antecedentes y Conocimiento Previo Trabajo hecho Trabajo por hacer Preguntas... Objetivos Generales Objetivos Específicos Objetivos Específicos Escoger las herramientas adecuadas para llevar a cabo los objetivos últimos del trabajo. Modelar la estructura de la enzima que se desea mejorar utilizando modelamiento de estructuras basado en templado. Determinar el grado de flexibilidad de la enzima en cada uno de sus residuos utilizando Dinámica Molecular (MD) para así escojer las posiciones candidatas a mutar. Cambiar la secuencia de la enzima en un o más posiciones candidatas en el caso de no ser de alta conservación y evaluar nuevamente la flaxibilidad y así, determinar el grado de mejoramiento. Contrastar los resultados obtenidos mediante la simulación con ensayos experimentales. Javier Jofré E. "Mejoramiento de la Termoestabilidad de Enzimas Mediante la U Motivación Objetivos Antecedentes y Conocimiento Previo Trabajo hecho Trabajo por hacer Preguntas... Homology Modeling Molecular Dynamics Antecedentes Structure Based Modeling Busca obtener la estructura 3-D de una proteína en base a su secuencia de aminoácidos y a datos experimentales de proteínas homólogas conocidas. Identificación de 1 o más estructuras homólogas y alignment Tipos: serial pairwise sequence alignments and multiple secuence alignment E-value. Fijarse en estructura, función y estructuras secundarias. Javier Jofré E. "Mejoramiento de la Termoestabilidad de Enzimas Mediante la U Motivación Objetivos Antecedentes y Conocimiento Previo Trabajo hecho Trabajo por hacer Preguntas... Homology Modeling Molecular Dynamics Antecedentes Structure Based Modeling Structural Model input: alignment model-template creación de coordenadas espaciales loop modeling Model Assessment Javier Jofré E. "Mejoramiento de la Termoestabilidad de Enzimas Mediante la U Motivación Objetivos Antecedentes y Conocimiento Previo Trabajo hecho Trabajo por hacer Preguntas... Homology Modeling Molecular Dynamics Antecedentes Molecular Dynamic Simulation Es una forma de simulación por computador en donde los atomos y moléculas interaccionan durante un período de tiempo en basando el comportamiento en aproximaciones de la física. Permite simular el efecto de la temperatura y así generar las trayectorias de cada uno de los átomo de la molécula durante el período de simulación. Permite considerar al solvente en la simulación Javier Jofré E. "Mejoramiento de la Termoestabilidad de Enzimas Mediante la U Motivación Objetivos Antecedentes y Conocimiento Previo Trabajo hecho Trabajo por hacer Preguntas... Homology Modeling Molecular Dynamics Antecendetes Molecular Mechanics and Force Fields: Vten : estiramiento del enlace Vflex : flexión del ángulo de enlace Vtor : torsión en torno al enlace Vffp : flexión fuera del plano Vcruz : términos cruzados Vvdw : atracciones y repulsiones de Van der Waals Vel : interacciones electrostáticas. Temperature simulation: es posible simular el efecto de la temperatura escogiendo las velocidades desde una distribución de Maxwell para generar las coordenadas de cada uno de los átomos de la proteína en el intervalo de tiempo que se simula. Javier Jofré E. "Mejoramiento de la Termoestabilidad de Enzimas Mediante la U Motivación Objetivos Antecedentes y Conocimiento Previo Trabajo hecho Trabajo por hacer Preguntas... Procedimiento General Procedimiento de modelación Procedimiento MD Procedimiento General Javier Jofré E. "Mejoramiento de la Termoestabilidad de Enzimas Mediante la U Motivación Objetivos Antecedentes y Conocimiento Previo Trabajo hecho Trabajo por hacer Preguntas... Procedimiento General Procedimiento de modelación Procedimiento MD Modeling Javier Jofré E. "Mejoramiento de la Termoestabilidad de Enzimas Mediante la U Motivación Objetivos Antecedentes y Conocimiento Previo Trabajo hecho Trabajo por hacer Preguntas... Procedimiento General Procedimiento de modelación Procedimiento MD Procedimiento MD Javier Jofré E. "Mejoramiento de la Termoestabilidad de Enzimas Mediante la U Motivación Objetivos Antecedentes y Conocimiento Previo Trabajo hecho Trabajo por hacer Preguntas... Procedimiento General Procedimiento de modelación Procedimiento MD Procedimiento MD B-value Residuo T=300[°K] T=320[°K] T=340[°K] T=360[°K] T=380[°K] T=400[°K] 229 275,47 288,02 302,58 319,13 333,69 346,25 254 275,47 288,02 302,58 319,13 333,69 346,25 182 271,27 283,82 298,38 314,93 329,49 342,04 22 265,58 278,14 292,69 309,25 323,8 336,36 307 260,92 273,48 288,03 304,59 319,15 331,7 117 258,33 270,88 285,44 301,99 316,55 329,11 162 232,58 245,14 259,69 276,25 290,8 303,36 35 232,54 245,09 259,65 276,2 290,76 303,32 17 232,38 244,94 259,49 276,05 290,6 303,16 276 230,56 243,11 257,67 274,22 288,78 301,33 Javier Jofré E. "Mejoramiento de la Termoestabilidad de Enzimas Mediante la U Motivación Objetivos Antecedentes y Conocimiento Previo Trabajo hecho Trabajo por hacer Preguntas... Trabajo por hacer Finalizar el procedimiento de simulación: Definir los parámetros finales que serán utilizados en la simulación Simular la o las enzimas objetivo Obtener la o las mutaciones que entreguen valores de flexibilidad de la enzima en cuestión mejores. Proponer un ensayo experimental que permita corroborar y contrastar los resultados de la simulación. Javier Jofré E. "Mejoramiento de la Termoestabilidad de Enzimas Mediante la U Motivación Objetivos Antecedentes y Conocimiento Previo Trabajo hecho Trabajo por hacer Preguntas... Preguntas... Javier Jofré E. "Mejoramiento de la Termoestabilidad de Enzimas Mediante la U
