 Laboratorio 102 Depto. Bioquímica Edif. EFacultad de Química Tel 56225276 clares@unam.mx |
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Cinética enzimática y estructura de proteínas Estudio cinético, mecanístico y estructural de las betaína aldehído deshidrogenasas de plantas y de Pseudomonas aeruginosa Caracterización de la regulación alostérica de la isoenzima fotosintética de la fosfoenolpiruvato carboxilasa de plantas C4 Inhibidores de la enzima betaína aldehído deshidrogenasa de Pseudomonas aeruginosa y su posible uso como antibacterianosLíneas de Investigación
Las propiedades estructurales y funcionales de la betaína aldehído deshidrogenasa de plantas: La función más conocida y estudiada de las BADHs en general es la síntesis de glicina betaína, el más eficaz soluto compatible u osmoprotector en la naturaleza y el más ampliamente distribuido en plantas angiospermas. En aquellas plantas que poseen la capacidad de acumular glicina betaína en respuesta al estrés osmótico, como lo son Amaranthus hypochondriacus (amaranto) y Spinacea oleracea (espinaca), esta función las llevan a cabo las BADHs de cloroplasto, enzimas que podrían usarse para conferir resistencia a sequía o a suelos hipersalinos a importantes cultivos que son muy sensibles a estas condiciones ambientales adversas. De aquí la necesidad de explorar y llegar a comprender mejor la forma en que la enzima BADH de cloroplasto funciona, como requisito previo a la transformación de plantas con el gen que codifica para la enzima, lo que permitirá manipulaciones genéticas racionales
La regulación alostérica de la isoenzima fotosintética de la fosfoenolpiruvato carboxilasa de plantas C4 (PEPC-C4):
La 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-C4, es decir la forma en que interactúan los diferentes factores involucrados en esta regulación. En la actualidad, estamos estudiando las bases estructurales de esta compleja regulación alostérica, lo que facilitará la futura manipulación de la enzima con fines biotecnológicos.
El papel fisiológico y las propiedades estructurales y mecanísticas de la betaína aldehído deshidrogenasa de Pseudomonas aeruginosa:
Esta enzima juega diferentes papeles en esta bacteria patógena: por un lado asimilando carbono y nitrógeno de la colina o precursores de colina abundantes en los tejidos infectados, y por otro produciendo glicina-betaína, la cual protege a la bacteria contra el estrés osmótico prevaleciente en los sitios infectados, y NADPH para la defensa frente al estrés oxidativo impuesto por las defensas del organismo infectado. Creemos por ello que esta enzima juega un importante papel en la fisopatología de la bacteria y es un blanco potencial de agentes antimicrobianos. El diseño de este tipo de fármacos requier el conocimiento a profundidad de la función y estructura de esta proteína, lo que estamos llevando a cabo en mi grupo de trabajo Publicaciones
L. González-Segura, R. Velasco-García, E. Rudiño-Piñera, C. Mújica-Jiménez & R. A. Muñoz-Clares* (2005). Site-directed mutagenesis and homology modeling indicate an important role of cysteine 439 in the stability of betaine aldehyde dehydrogenase from Pseudomonas aeruginosa Biochimie 87, 1056-1064.
R. Velasco-García, M. A. Villalobos, M. A. Ramírez-Romero, C. Mújica-Jiménez, G. Iturriaga & R. A. Muñoz-Clares* (2006). Betaine aldehyde dehydrogenase from Pseudomonas aeruginosa: cloning, over-expression in Escherichia coli, and regulation by choline and salt. Arch. Microbiol. 185, 14-22.
R. Velasco-García, V. J. Zaldívar-Machorro, C. Mújica-Jiménez, L. González-Segura & R. A. Muñoz-Clares* (2006). Disulfiram irreversibly aggregates betaine aldehyde dehydrogenase—a potential target for antimicrobial agents against Pseudomonas aeruginosa. Biochem. Biophys. Res. Commun. 341, 408-415.
H. G. Ayala-Castro, E. M. Valenzuela-Soto, C. G. Figueroa-Soto & R. A. Muñoz-Clares* (2007). Complex, unusual conformational changes in kidney betaine aldehyde dehydrogenase suggested by chemical modification with disulfiramArch. Biochem. Biophys. 468, 167-173.
L. González-Segura, E. Rudiño-Piñera, R. A. Muñoz-Clares* & E. Horjales (2009). The crystal structure of a ternary complex of betaine aldehyde dehydrogenase from Pseudomonas aeruginosa provides new insight into the reaction mechanism and shows a novel binding mode of the 2`-phosphate of NADP+, and a novel cation-binding site. J. Mol. Biol. 385, 542-557
L. González-Segura, C. Mújica-Jiménez, & R. A. Muñoz-Clares* (2009). Reaction of the catalytic cysteine of betaine aldehyde dehydrogenase from Pseudomonas aeruginosa with arsenite-BAL and phenylarsine oxide. Chem.-Biol. Interact. 178, 64-69.
R. A. Muñoz-Clares*, A. G. Díaz-Sánchez, L. González-Segura, & C. Montiel (2010). Kinetic and structural features of betaine aldehyde dehydrogenases: mechanistic and regulatory implications. Arch. Biochem. Biophys. 493, 71-81.
Víctor J. Zaldívar-Machorro, Manuel López-Ortiz, Patricia Demare, Ignacio Regla & Rosario A. Muñoz-Clares* (2011). The disulfiram metabolites S-methyl-N,N-diethyldithiocarbamoyl sulfoxide and S-methyl-N,N-diethylthiocarbamoyl sulfone irreversibly inactivate betaine aldehyde dehydrogenase from Pseudomonas aeruginosa both in vitro and in situ, and arrest bacterial growth. Biochimie 93, 286-295.
R. A. Muñoz-Clares*, L. González-Segura & A. G. Díaz-Sánchez (2011). Crystallographic evidence for active-site dynamics in the hydrolytic aldehyde dehydrogenases. Implications for the deacylation step of the catalyzed reaction. Chem.-Biol. Interact. 191, 137-146.
Ángel G. Díaz-Sánchez, Lilian González-Segura, Enrique Rudiño-Piñera, Alfonso Lira, Alfredo Torres-Larios & Rosario A. Muñoz-Clares* (2011). A novel cysteine-NADPH covalent adduct found in the active site of an aldehyde dehydrogenase. Biochem. J. En línea 07 de julio del 2011. doi:10.1042/BJ20110376.
Rodrigo Güémez-Toro, Carlos Mújica-Jiménez & Rosario A. Muñoz-Clares* (2011). Allosteric regulation of the photosynthetic C4 isoenzyme of phosphoenolpyruvate carboxylase: A comparative study between enzymes from monocot and dicot plants. J. Mex. Chem. Soc. En prensa.
Proyectos
Grupo de Trabajo
Técnico Académico Titular A, T. C. Definitivo
Purificación y caracterización de enzimas
carlosmj@unam.mx
Profesor-investigador Asociado C, T. C.
Estudio estructural por cristalografía y difracción de Rayos X de las betaína aldehído deshidrogenasas de hoja de Amaranthus hypochondriacus y de Pseudomonas aeruginosa y de la fosfoenolpiruvato carboxilasa de plantas
lilgonzalezseg@gmail.com
Estudiante de Doctorado
Estudio de los cambios conformacionales inducidos por la unión de ligandos de la PEP carboxilasa de hoja de maíz
fatimabarreda27@hotmail.com
Estudiante de Doctorado
Aspectos estructurales y mecanísticos de la unión del nucleótido a la betaína aldehído deshidrogenasa
angel50404@hotmail.com
Estudiante de Doctorado
Regulación alostérica por glicina de la enzima fosfoenolpiruvato carboxilasa de plantas C4
heresucitado@gmail.com
Postdoc. Efectos de agentes oxidantes sobre la actividad, estructura y estabilidad de la betaína aldehído deshidrogenasa de plantas
carmina.montiel@gmail.com
Postdoc. Evaluación de la actividad del promotor del operón betIBA de Pseudomonas aeruginosa
jajd78@hotmail.com
Estudiante de Maestría
Obtención y caracterización cinética y estructural de dímeros de la BADH
aliciasi52@hotmail.com
Estudiante de Doctorado
Desarrollo de nuevos fármacos contra la bacteria patógena Pseudomonas aeruginosa
victor_javier_zm@yahoo.com.mx