Registro:
| Documento: | Tesis Doctoral |
| Disciplina: | quimica |
| Título: | Estudio de la relación estructura-función en Proteínas quinasa |
| Título alternativo: | Study of the structure-fuction relationship in protein kinase |
| Autor: | López, Elías Daniel |
| Editor: | Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales |
| Filiación: | Departamento de Química Biológica
|
| Publicación en la Web: | 2019-06-30 |
| Fecha de defensa: | 2017-06-30 |
| Fecha en portada: | 2017 |
| Grado Obtenido: | Doctorado |
| Título Obtenido: | Doctor de la Universidad de Buenos Aires en el área de Química Biológica |
| Director: | Turjanski, Adrián Gustavo |
| Consejero: | Levi, Valeria |
| Jurado: | Fernández Alberti, Sebastián; Biondi, Ricardo M.; Santos, Javier |
| Idioma: | Español |
| Formato: | PDF |
| Handle: |
http://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n6459_Lopez |
| PDF: | https://bibliotecadigital.exactas.uba.ar/download/tesis/tesis_n6459_Lopez.pdf |
| Registro: | https://bibliotecadigital.exactas.uba.ar/collection/tesis/document/tesis_n6459_Lopez |
| Ubicación: | Dep.QUI 006459 |
| Derechos de Acceso: | Esta obra puede ser leída, grabada y utilizada con fines de estudio, investigación y docencia. Es necesario el reconocimiento de autoría mediante la cita correspondiente. López, Elías Daniel. (2017). Estudio de la relación estructura-función en Proteínas quinasa. (Tesis Doctoral. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales.). Recuperado de http://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n6459_Lopez |
Resumen:
La fosforilación de proteínas es el tipo de modificación post-traduccional más común, utilizado en los sistemas de transducción de señales. Afecta a diversos procesos celulares básicos, como por ejemplo: metabolismos, crecimiento, división celular, diferenciación, tráfico, transporte de membrana, inmunidad, aprendizaje, por nombrar solo algunos. En este contexto, la regulación aberrante de proteınas quinasa en humanos cobra relevancia puesto que está asociada al desarrollo de cáncer y otros desórdenes proliferativos y en procariotas tiene un rol preponderante en el proceso infectivo y de latencia. En relación a esto, dos familias de proteínas; MAPKs en humanos y PKNs en Mycobacterium tuberculosis (Mtb) resultan interesantes. La MAPKs constituyen vías de transducción de señales, que amplifican y transmiten información para la modulación de la transcripción génica. Estos sistemas altamente conservados con representantes desde plantas hasta mamíferos presentan la particularidad de estar asociados a desordenes proliferativos, puesto que ellos responden a una gran variedad de factores de crecimiento con proliferación celular. Esto hace de la vía MAPKs una de las principales cascadas de señalización estudiadas en relación a patologías como c áncer, diabetes, etc. Por otra parte, la familia PKNs pertenece a una familia de ser/thr proteínas quinasa similares a las eucariotas que en particular en Mtb controlan procesos metabólicos o infectivos constituyendo importantes factores de virulencia y/o latencia. Cabe destacar, que debido a la alta prevalencia de la tuberculosis a nivel mundial, y puesto que sigue siendo la principal causa de muerte entre los infectados con el virus de la inmunodeficiencia humana (HIV); hace del Mtb, el agente etiológico de la tuberculosis, un importante blanco para terapias anti-tuberculínicas. En este trabajo hemos abordado aspectos fundamentales de la catálisis de ERK2 humana, pknB y pknG de Mtb, poniendo particular énfasis en: cómo es el mecanismo de activación, el proceso de fosforilación y el reconocimiento de sustratos por parte de la quinasa. En particular avanzamos en la comprensión de la importancia de la formación de un puente salino dentro del sitio activo de ERK2, entre la lys52 y el glu71 importante para modular la actividad quinasa. Como resultado de esto, observamos que agrega restricciones topológicas sobre el ATP, y favorece la unión de un segundo MG+2 en el sitio activo, estabilizando el estado de transición y por ende, acelerando el proceso de fosforilación. Por otra parte, en la familia ”PKNs” de Mtb, entendimos la fosforilación diferencial de residuos treonina de su principal sustrato GarA, como el resultado de diferencias en la topología del sitio de unión del mismo, descubriendo que pknG cuenta con un bolsillo hidrofóbico para el anclaje del sustrato, mientras que pknB lo ancla mediante interacciones de naturaleza polar. Por último incluimos la descripción atomística de cómo las MAPKs reconocen sus sustratos, estudiando los determinantes estructurales del reconocimiento por parte de ERK2 en un sitio distal al sitio activo, conocido como sitio de ”docking”. Es importante resaltar que los mecanismos y modelos propuestos pueden ser extendidos a otras familias de proteínas quinasa y el entendimiento de la activación de las mismas, resultan de gran importancia para el desarrollo farmacológico en torno a estos blancos moleculares.
Abstract:
Protein phosphorylation is the most common post-translational modification, used in the signal transduction systems. It affects many basic cellular processes, such as: metabolism, growth, cell division, differentiation, traffic, membrane transport, immunity, learning, to name a few. In this context, aberrant regulation of protein kinase in human becomes important since it is associated with the development of cancer and other proliferative disorders and in prokaryotes plays an important role in the infective process and latency. Accordingly, two families of proteins; MAPKs in humans and PKNS in Mycobacterium tuberculosis (Mtb) are interesting. The MAPKs constitute signal transduction pathways that amplify and transmit information to the modulation of gene transcription. These highly conserved systems with representatives from plants to mammals have the peculiarity of being associated with proliferative disorders, since they respond to a variety of growth factors with cell proliferation. This makes a major MAPKs signaling cascades studied in relation to diseases such as cancer, diabetes pathway, etc. Moreover, the PKNS family belongs to a family of Ser/ Thr similar to eukaryotic control Mtb particularly metabolic or infectious processes constitute important virulence factors and / or protein kinase latency. It is noteworthy that due to the high prevalence of tuberculosis worldwide, and since it remains the leading cause of death among those infected with the human immunodeficiency virus (HIV); It makes Mtb, the etiologic agent of tuberculosis, an important target for antituberculin therapies. In this work we have addressed fundamental aspects of catalysis of human ERK2, pknB and pknG Mtb, with particular emphasis on: how is the trigger mechanism, the process of phosphorylation and substrate recognition by the kinase. In particular advance in the understanding of the importance of the formation of a salt bridge within the active site of ERK2, between lys52 and important to modulate the kinase activity glu71. As a result, we note that adds topological constraints on ATP, and promotes the binding of a second MG+2 at the active site, stabilizing the transition state and thus accelerating the process of phosphorylation. Moreover, in the ”PKNS” family Mtb, we understood differential phosphorylation of threonine residues of its major substrate GarA, as the result of differences in the topology of the binding site thereof, finding that pknG has a hydrophobic pocket anchoring the substrate while pknB anchors through interactions of polar nature. Finally we include the atomistic description of how MAPKs recognize their substrates, studying the structural determinants of recognition of ERK2 in a site distal to the active site, site known as ”docking”. Importantly proposed models and mechanisms can be extended to other families of protein kinases and understanding of the activation of the same, are of great importance for drug development around these molecular targets.vi
Citación:
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López, Elías Daniel. (2017). Estudio de la relación estructura-función en Proteínas quinasa. (Tesis Doctoral. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales.). Recuperado de https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n6459_Lopez
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López, Elías Daniel. "Estudio de la relación estructura-función en Proteínas quinasa". Tesis Doctoral, Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, 2017.https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n6459_Lopez
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