Efectos de la mutación puntual en la actividad enzimática: correlación entre la estructura electrónica de la proteína...

Área de la Ciencia:

• La bioquímica es la bioquímica.
• Biología computacional Biología computacional.
• La cinética de las enzimas.

Sus antecedentes:

• Comprender la función de las enzimas requiere asignar funciones a los residuos catalíticos.
• La predicción de la actividad enzimática mutante es difícil debido a los efectos secundarios inducidos por la mutación.
• La interpretación de los experimentos de mutagénesis es compleja debido a las influencias estéricas y electrostáticas.

Objetivo del estudio:

• Analizar sistemáticamente los efectos de las mutaciones puntuales en la función enzimática utilizando métodos computacionales.
• Investigar cómo las mutaciones afectan la dinámica de las proteínas y la actividad catalítica.
• Aclarar el papel de la estabilización del estado de transición en la catálisis enzimática.

Principales métodos:

• Análisis computacional de la mecánica cuántica / mecánica molecular (QM / MM) desde el principio.
• Simulaciones de dinámica molecular (MD) y perturbaciones de energía libre (FEP).
• Cálculos de mecánica cuántica de todos los electrones (QM) en toda la matriz de proteínas.
• Perfiles de energía libre para el tipo silvestre y mutante chorismate mutase.

Principales resultados:

• Los cambios geométricos inducidos por mutaciones suelen ser localizados, pero pueden influir en la dinámica global de las proteínas.
• Las modificaciones conformacionales y la reorganización del sitio activo pueden estabilizar el estado de transición, incluso en mutantes de baja actividad.
• La chorismato mutasa de tipo salvaje estabiliza de manera óptima el estado de transición del sustrato a través de interacciones electrostáticas.
• La flexibilidad de la estructura proteica permite la modulación de la conformación para la estabilización del estado de transición.

Conclusiones:

• Las mutaciones puntuales pueden alterar la dinámica de las enzimas y estabilizar los estados de transición a través de cambios conformacionales.
• Los sitios activos de la enzima son resistentes a las perturbaciones electrostáticas externas.
• Los métodos computacionales QM / MM y MD-FEP proporcionan información confiable sobre los efectos mutacionales en la catálisis enzimática.