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...
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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.
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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.
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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.
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Objetivos
Antecedentes y Conocimiento Previo
Trabajo hecho
Trabajo por hacer
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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.
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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.
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Objetivos
Antecedentes y Conocimiento Previo
Trabajo hecho
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Homology Modeling
Molecular Dynamics
Antecedentes
Structure Based Modeling
Structural Model
input: alignment model-template
creación de coordenadas espaciales
loop modeling
Model Assessment
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Objetivos
Antecedentes y Conocimiento Previo
Trabajo hecho
Trabajo por hacer
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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
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Antecedentes y Conocimiento Previo
Trabajo hecho
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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.
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Procedimiento General
Procedimiento de modelación
Procedimiento MD
Procedimiento General
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Procedimiento General
Procedimiento de modelación
Procedimiento MD
Modeling
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Procedimiento de modelación
Procedimiento MD
Procedimiento MD
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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.
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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.
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