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650.#.4.x: Biología y Química

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336.#.#.3: Registro de colección de proyectos

336.#.#.a: Registro de colección universitaria

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720.#.#.a: Rosario Adelaida Muñoz Clares

245.1.0.a: Bases estructurales de la regulación alostérica de la enzima fosfoenolpiruvato carboxilasa de plantas C4

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506.1.#.a: La titularidad de los derechos patrimoniales de este recurso digital pertenece a la Universidad Nacional Autónoma de México. Su uso se rige por una licencia Creative Commons BY 4.0 Internacional, https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/legalcode.es, fecha de asignación de la licencia 2011, para un uso diferente consultar al responsable jurídico del repositorio por medio de contacto@dgru.unam.mx

041.#.7.h: spa

500.#.#.a: La isoenzima fotosintética de la fosfoenolpiruvato carboxilasa (PEPC) de hojas de plantas con metabolismo C4 (PEPC-C4) cataliza la primera carboxilación de un compuesto orgánico, fosfoenolpiruvato (PEP), en la ruta de asimilación del CO2 atmosférico en este tipo de plantas, que son de alta productividad y poseen un uso muy eficiente del agua. La actividad de la enzima está altamente regulada por efectores alostéricos (activadores e inhibidores) y por modificación covalente reversible (fosforilación-desfosforilación de una serina), la que a su vez modula la acción de los efectores alostéricos. La compleja regulación alostérica de esta enzima y su indudable interés biotecnológico, la convierten en un interesante objeto de estudio. En mi grupo de investigación hemos realizado en el pasado estudios cinéticos detallados encaminados a entender la regulación integrada de la actividad de la PEPC, es decir la forma en que interactúan los diferentes factores involucrados en esta regulación. Nuestros principales hallazgos han sido: 1) El verdadero sustrato de la reacción es el complejo PEP-Mg. 2) El PEP libre es un activador que se une al mismo sitio alostérico que los azúcares fosforilados, como glucosa-6-fosfato y triosas fosfato. 3) Los efectos de estos activadores son sinérgicos con los de otro tipo de activadores alostéricos, los aminoácidos neutros glicina o alanina. 4) Los efectos de los inhibidores alostéricos, como malato, no pueden ser contrarrestados por los azúcares fosforilados, pero sí por glicina o alanina. Estos resultados indicaron que la regulación alostérica de la PEPC-C4 no involucra sólo dos estados conformacionales (T y R de acuerdo al modelo concertado de Monod-Wymann-Changeux) como se había propuesto, sino que adopta varios estados conformacionales, los cuales son inducidos o estabilizados por sus efectores alostéricos, ya sea solos o en combinación. En el proyecto que ahora proponemos, pretendemos abordar estudios para entender las bases estructurales de esta compleja regulación alostérica, lo que facilitará la futura manipulación de la enzima con fines biotecnológicos. Estos estudios involucrarán: 1) Obtención y caracterización de proteínas recombinantes y mutagénesis sitio dirigida de estas enzimas, usando herramientas de biología molecular y las clásicas de enzimología, como las de cinética enzimática y purificación de proteínas. 2) Detección y caracterización fisicoquímica y estructural de los diferentes estados conformacionales. Para ello se usarán métodos espectroscópicos (tales como fluorescencia intrínseca de la proteína y extrínseca de fluoróforos como el ANS, así como dicroismo circular en la región UV cercana y lejana), métodos calorimétricos (calorimetría diferencial de barrido), proteolisis limitada e identificación de los péptidos resultantes por espectrometría de masas, y finalmente cristalografía y difracción con rayos X. 3) Caracterización funcional de los estados conformacionales, usando estudios de velocidad inicial en estado estacionario y determinando la unión de los ligandos alostéricos al equilibrio y la cinética de su unión por medio de la técnica de flujo detenido. 4) Análisis de la filogenia de las PEPC-C4 y de co-evolución de residuos de aminoácidos relevantes para la regulación alostérica, con el fin de entender el mecanismo de transmisión de las diferentes señales alostéricas. Los resultados que obtengamos contribuirán al entendimiento de los mecanismos de regulación alostérica de esta enzima clave en la productividad de las plantas. Además, dada la gran complejidad de la regulación alostérica de esta enzima, que la hace muy especial si no única entre las enzimas alostéricas hasta ahora estudiadas, este proyecto es de gran relevancia en la enzimología, ya que permitirá avanzar en la comprensión de los mecanismos y de las bases estructurales de la regulación alostérica, un fenómeno que es de importancia crucial en los procesos biológicos.

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Registro de colección universitaria

Bases estructurales de la regulación alostérica de la enzima fosfoenolpiruvato carboxilasa de plantas C4

Facultad de Química, UNAM, Portal de Datos Abiertos UNAM, Colecciones Universitarias

Licencia de uso

Procedencia del contenido

Entidad o dependencia
Facultad de Química, UNAM
Entidad o dependencia
Dirección General de Asuntos del Personal Académico
Acervo
Colecciones Universitarias Digitales
Repositorio
Portal de Datos Abiertos UNAM, Colecciones Universitarias
Contacto
Dirección General de Repositorios Universitarios. contacto@dgru.unam.mx

Cita

Dirección de Desarrollo Académico, Dirección General de Asuntos del Personal Académico (DGAPA). "Bases estructurales de la regulación alostérica de la enzima fosfoenolpiruvato carboxilasa de plantas C4", Proyectos Universitarios PAPIIT (PAPIIT). En "Portal de datos abiertos UNAM" (en línea), México, Universidad Nacional Autónoma de México.

Descripción del recurso

Título
Bases estructurales de la regulación alostérica de la enzima fosfoenolpiruvato carboxilasa de plantas C4
Colección
Proyectos Universitarios PAPIIT (PAPIIT)
Responsable
Rosario Adelaida Muñoz Clares
Fecha
2011
Descripción
La isoenzima fotosintética de la fosfoenolpiruvato carboxilasa (PEPC) de hojas de plantas con metabolismo C4 (PEPC-C4) cataliza la primera carboxilación de un compuesto orgánico, fosfoenolpiruvato (PEP), en la ruta de asimilación del CO2 atmosférico en este tipo de plantas, que son de alta productividad y poseen un uso muy eficiente del agua. La actividad de la enzima está altamente regulada por efectores alostéricos (activadores e inhibidores) y por modificación covalente reversible (fosforilación-desfosforilación de una serina), la que a su vez modula la acción de los efectores alostéricos. La compleja regulación alostérica de esta enzima y su indudable interés biotecnológico, la convierten en un interesante objeto de estudio. En mi grupo de investigación hemos realizado en el pasado estudios cinéticos detallados encaminados a entender la regulación integrada de la actividad de la PEPC, es decir la forma en que interactúan los diferentes factores involucrados en esta regulación. Nuestros principales hallazgos han sido: 1) El verdadero sustrato de la reacción es el complejo PEP-Mg. 2) El PEP libre es un activador que se une al mismo sitio alostérico que los azúcares fosforilados, como glucosa-6-fosfato y triosas fosfato. 3) Los efectos de estos activadores son sinérgicos con los de otro tipo de activadores alostéricos, los aminoácidos neutros glicina o alanina. 4) Los efectos de los inhibidores alostéricos, como malato, no pueden ser contrarrestados por los azúcares fosforilados, pero sí por glicina o alanina. Estos resultados indicaron que la regulación alostérica de la PEPC-C4 no involucra sólo dos estados conformacionales (T y R de acuerdo al modelo concertado de Monod-Wymann-Changeux) como se había propuesto, sino que adopta varios estados conformacionales, los cuales son inducidos o estabilizados por sus efectores alostéricos, ya sea solos o en combinación. En el proyecto que ahora proponemos, pretendemos abordar estudios para entender las bases estructurales de esta compleja regulación alostérica, lo que facilitará la futura manipulación de la enzima con fines biotecnológicos. Estos estudios involucrarán: 1) Obtención y caracterización de proteínas recombinantes y mutagénesis sitio dirigida de estas enzimas, usando herramientas de biología molecular y las clásicas de enzimología, como las de cinética enzimática y purificación de proteínas. 2) Detección y caracterización fisicoquímica y estructural de los diferentes estados conformacionales. Para ello se usarán métodos espectroscópicos (tales como fluorescencia intrínseca de la proteína y extrínseca de fluoróforos como el ANS, así como dicroismo circular en la región UV cercana y lejana), métodos calorimétricos (calorimetría diferencial de barrido), proteolisis limitada e identificación de los péptidos resultantes por espectrometría de masas, y finalmente cristalografía y difracción con rayos X. 3) Caracterización funcional de los estados conformacionales, usando estudios de velocidad inicial en estado estacionario y determinando la unión de los ligandos alostéricos al equilibrio y la cinética de su unión por medio de la técnica de flujo detenido. 4) Análisis de la filogenia de las PEPC-C4 y de co-evolución de residuos de aminoácidos relevantes para la regulación alostérica, con el fin de entender el mecanismo de transmisión de las diferentes señales alostéricas. Los resultados que obtengamos contribuirán al entendimiento de los mecanismos de regulación alostérica de esta enzima clave en la productividad de las plantas. Además, dada la gran complejidad de la regulación alostérica de esta enzima, que la hace muy especial si no única entre las enzimas alostéricas hasta ahora estudiadas, este proyecto es de gran relevancia en la enzimología, ya que permitirá avanzar en la comprensión de los mecanismos y de las bases estructurales de la regulación alostérica, un fenómeno que es de importancia crucial en los procesos biológicos.
Tema
Enzimología; Bioquímica, biología molecular, genética y genómica
Identificador global
http://datosabiertos.unam.mx/DGAPA:PAPIIT:IN216911

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