Ítem


Computational studies of the conformational landscape of allosteric and enantioselective enzymes

Enzymes are sophisticated biomacromolecules whose function is linked to its three-dimensional structure and conformational dynamics. Therefore, the understanding of enzyme conformational dynamics can be exploited to enhance enzyme efficiencies. First, we study alcohol dehydrogenase (ADH) enzymes in order to investigate the molecular basis of the reversion of enantioselectivity and thermo-adaptation displayed by laboratory-evolved enzyme variants towards non-natural substrates. In second place, we study the allosteric complex tryptophan synthase (TrpS) in order to decipher the allosteric effects exerted by the protein partner and by the introduction of mutations in laboratory evolved stand-alone enzyme variants. The study follows with the development of a strategy based on cross correlation tools in order to design stand-alone enzyme variants. Finally, the most promising computational designs are tested experimentally confirming their superior stand-alone activity. The studies gathered in this thesis emphasize the relevance of considering the enzyme conformational dynamics in computational enzyme engineering processes

Els enzims són biomacromolècules sofisticades la funció de les quals està lligada a la seva estructura tridimensional i dinàmica conformacional. Per tant, la comprensió de la dinàmica conformacional dels enzyms es util per millorar la seva eficiència. Primer estudiem l’enzim alcohol deshidrogenasa (ADH) per investigar les bases moleculars de la reversió de l’enantioselectivitat i la termoadaptació que mostren les variants enzimàtiques desenvolupades al laboratori. En segon lloc estudiem el complex al·losteric triptòfan sintasa (TrpS) per desxifrar els efectes al·lostèrics que exerceix el soci proteic i la introducció de mutacions en variants enzimàtiques autònomes evolucionades al laboratori. L’estudi segueix amb el desenvolupament d’una estratègia basada en eines de correlació creuada per tal de dissenyar variants enzimàtiques autònomes. Finalment, es proven experimentalment els dissenys computacionals que confirmen la seva activitat autònoma. Els estudis recollits en aquesta tesi emfatitzen la rellevància de considerar la dinàmica conformacional enzimàtica en processos d’enginyeria computacionals d’enzims

The projects of this thesis have been performed thanks to the financial support granted by: The Spanish MINECO for a PhD fellowship (BES-2015-074964), the Spanish MICINN for the project PGC2018-102192-B-I00 and the European Research Council (ERC) under the European Union’s Horizon 2020 research and innovation program (ERC-2015-StG- 679001)

Universitat de Girona

Director: Osuna Oliveras, Sílvia
Swart, Marcel
Agencia Estatal de Investigación
Altres contribucions: Universitat de Girona. Departament de Química
Universitat de Girona. Institut de Química Computacional i Catàlisi
Autor: María Solano, Miguel Ángel
Data: 12 febrer 2021
Resum: Enzymes are sophisticated biomacromolecules whose function is linked to its three-dimensional structure and conformational dynamics. Therefore, the understanding of enzyme conformational dynamics can be exploited to enhance enzyme efficiencies. First, we study alcohol dehydrogenase (ADH) enzymes in order to investigate the molecular basis of the reversion of enantioselectivity and thermo-adaptation displayed by laboratory-evolved enzyme variants towards non-natural substrates. In second place, we study the allosteric complex tryptophan synthase (TrpS) in order to decipher the allosteric effects exerted by the protein partner and by the introduction of mutations in laboratory evolved stand-alone enzyme variants. The study follows with the development of a strategy based on cross correlation tools in order to design stand-alone enzyme variants. Finally, the most promising computational designs are tested experimentally confirming their superior stand-alone activity. The studies gathered in this thesis emphasize the relevance of considering the enzyme conformational dynamics in computational enzyme engineering processes
Els enzims són biomacromolècules sofisticades la funció de les quals està lligada a la seva estructura tridimensional i dinàmica conformacional. Per tant, la comprensió de la dinàmica conformacional dels enzyms es util per millorar la seva eficiència. Primer estudiem l’enzim alcohol deshidrogenasa (ADH) per investigar les bases moleculars de la reversió de l’enantioselectivitat i la termoadaptació que mostren les variants enzimàtiques desenvolupades al laboratori. En segon lloc estudiem el complex al·losteric triptòfan sintasa (TrpS) per desxifrar els efectes al·lostèrics que exerceix el soci proteic i la introducció de mutacions en variants enzimàtiques autònomes evolucionades al laboratori. L’estudi segueix amb el desenvolupament d’una estratègia basada en eines de correlació creuada per tal de dissenyar variants enzimàtiques autònomes. Finalment, es proven experimentalment els dissenys computacionals que confirmen la seva activitat autònoma. Els estudis recollits en aquesta tesi emfatitzen la rellevància de considerar la dinàmica conformacional enzimàtica en processos d’enginyeria computacionals d’enzims
The projects of this thesis have been performed thanks to the financial support granted by: The Spanish MINECO for a PhD fellowship (BES-2015-074964), the Spanish MICINN for the project PGC2018-102192-B-I00 and the European Research Council (ERC) under the European Union’s Horizon 2020 research and innovation program (ERC-2015-StG- 679001)
Format: application/pdf
Altres identificadors: http://hdl.handle.net/10803/671771
Accés al document: http://hdl.handle.net/10256/19602
Llenguatge: eng
Editor: Universitat de Girona
Col·lecció: info:eu-repo/grantAgreement/AEI/Plan Estatal de Investigación Científica y Técnica y de Innovación 2017-2020/PGC2018-102192-B-I00/ES/EVOLUCION COMPUTACIONAL DE ENZIMAS MEDIANTE LA EXPLORACION DE LA SUPERFICIE CONFORMACIONAL/
info:eu-repo/grantAgreement/EC/H2020/679001/EU/Network models for the computational design of proficient enzymes/NetMoDEzyme
Drets: ADVERTIMENT. Tots els drets reservats. L’accés als continguts d’aquesta tesi doctoral i la seva utilització ha de respectar els drets de la persona autora. Pot ser utilitzada per a consulta o estudi personal, així com en activitats o materials d’investigació i docència en els termes establerts a l’art. 32 del Text Refós de la Llei de Propietat Intel·lectual (RDL 1/1996). Per altres utilitzacions es requereix l’autorització prèvia i expressa de la persona autora. En qualsevol cas, en la utilització dels seus continguts caldrà indicar de forma clara el nom i cognoms de la persona autora i el títol de la tesi doctoral. No s’autoritza la seva reproducció o altres formes d’explotació efectuades amb finalitats de lucre ni la seva comunicació pública des d’un lloc aliè al servei TDX. Tampoc s’autoritza la presentació del seu contingut en una finestra o marc aliè a TDX (framing). Aquesta reserva de drets afecta tant als continguts de la tesi com als seus resums i índexs.
Matèria: Biocatalitzadors
Biocatalizadores
Biocatalysts
Enzims
Enzimas
Enzymes
Energia
Energía
Energy
Al·losteria
Alostería
Allostery
Dinàmica conformacional
Dinámica conformacional
Conformational dynamics
Enantioselectivitat
Enantioselectividad
Enantioselectivity
544 - Química física
577 - Bioquímica. Biologia molecular. Biofísica
Títol: Computational studies of the conformational landscape of allosteric and enantioselective enzymes
Tipus: info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
Repositori: DUGiDocs

Matèries

Autors