Computational study and rational design of plurizymes
- Autores: Sergi Rodà Llordés
- Directores de la Tesis: Victor Guallar Tasies (dir. tes.), Gerard Santiago Morcillo (dir. tes.), M Deumal (tut. tes.)
- Lectura: En la Universitat de Barcelona ( España ) en 2023
- Idioma: inglés
- Tribunal Calificador de la Tesis: Carme Rovira Virgili (presid.), Marc García Borràs (secret.), Patrick Shahgaldian (voc.)
- Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Química Teórica y Modelización Computacional/Theoretical Chemistry and Computational Modelling por la Universidad Autónoma de Madrid; la Universidad Complutense de Madrid; la Universidad de Barcelona; la Universidad de Cantabria; la Universidad de Extremadura; la Universidad de las Illes Balears; la Universidad de Murcia; la Universidad de Oviedo; la Universidad de Sevilla; la Universidad de Vigo; la Universidad del País Vasco/Euskal Herriko Unibertsitatea; la Universidad Jaume I de Castellón y la Universitat de València (Estudi General)
- Materias:
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- Resumen
El incremento en la producción de los últimos siglos se ha producido a expensas de comprometer el medioambiente, lo que ha acelerado la necesidad de encontrar soluciones. Las enzimas son moléculas esenciales para que la vida sea cinéticamente posible. En el ámbito industrial, las enzimas pueden ser una alternativa sostenible a los catalizadores inorgánicos. Sin embargo, su baja productividad, poca resistencia a las condiciones industriales y su costo limitan su uso. Por lo tanto, permitir la adaptación de biocatalizadores a voluntad es crucial para expandir su aplicación. Los avances en recursos computacionales, seguidos por el repertorio de herramientas de modelado, están ayudando a diseñar la próxima generación de biocatalizadores debido a su menor costo y rapidez. Esta tesis tiene como objetivo desarrollar un concepto novedoso en el campo de biocatálisis, que podría reducir los costes de expresión de las enzimas, denominado "pluriZymes". Los "pluriZymes" son proteínas con sitios activos catalíticos plurales donde al menos uno de ellos está diseñado artificialmente. El tipo de sitio funcional introducido a lo largo de la tesis ha sido el de hidrolasa debido a su sencillez (solo se necesitan 3 residuos catalíticos) y no necesita cofactor. Los sistemas estudiados fueron transaminasas y esterasas, ya que tienen varias aplicaciones en la industria, por lo tanto, son de amplio interés. Todos los diseños computacionales fueron validados experimentalmente por nuestros colaboradores. Los resultados de la tesis incluyen una proteasa-esterasa "pluriZyme" todo en uno, una transaminasaesterasa "pluriZyme" con aplicaciones potenciales para la industria farmacéutica, la mejora racional de la promiscuidad de sustratos de sitios hidrolasa y un nuevo algoritmo para facilitar el diseño de sitios activos artificiales. Por lo tanto, esta tesis demuestra el potencial de pluriZymes para la próxima generación de biocatalizadores hacia una sociedad más sostenible y la necesidad de herramientas computacionales para desarrollarlos.
