Del átomo a la célula : determinantes moleculares que definen la función de galectinas humanas

• Autores: Guardia, Carlos M. A.
• Año de publicación: 2014
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Estrin, Darío Ariel; Rabinovich, Gabriel Adrián
• Materia: GALECTINA; DINAMICA MOLECULAR; OXIDACION; DICROISMO CIRCULAR; FLUORESCENCIA; GLICOSILACION; GALECTIN; MOLECULAR DYNAMICS; OXIDATION; CIRCULAR DICHROISM; FLUORESCENCE; GLYCOSYLATION
• Institución: Universidad Nacional de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

Las galectinas constituyen una familia de proteínas altamente conservadas a través de la evolución con capacidad de unir carbohidratos presentes en diferentesglicoproteínas de la membrana plasmática y la matriz extracelular. Estas proteínasreconocen en forma específica unidades repetidas de N-acetil lactosamina [LacNac, Galβ1-4-NAcGlc] presentes en N- y O-glicanos. El énfasis del trabajo se centró en determinar los detalles estructurales que diferencian a cada una de estas proteínas,buscando correlaciones entre la dinámica molecular, la estabilidad y la selectividad deunión a glicanos para desencadenar la función celular para la que han sido evolutivamente selecccionadas. A través de una aproximación multidisciplinaria, se empleó una variedad de técnicas de simulación computacional y diversas estrategias experimentales paraestudiar los mecanismos y determinantes moleculares de regulación de la unión aglicanos en galectinas y posterior activación de su función en diversos cultivoscelulares. Las metodologías empleadas consistieron desde simulaciones de dinámicamolecular clásica hasta la expresión y purificación de proteínas recombinantes yensayos de unión al ligando, cinéticas de oxidación y apoptosis in vitro mediantescitometría de flujo y diversas técnicas de microscopía óptica y electrónica. En primer lugar, este estudio se ha centrado en la caracterización y comparacion estructural y dinámica de cada galectina y su especificidad por diversosglicanos fisiológicamente relevantes. En segundo lugar, se ha estudiado el mecanismode oxidación y función de enlaces disulfuro en galectina-1, proponiendo la existenciade un interruptor molecular presente sólo en este miembro de la familia. El mismoexplicaría el cambio de función al cambiar de estado redox. Por último, se estudió elimpacto de la estructura cuaternaria en la unión a glicanos específicos en glicoproteínasy la formación de redes supramoleculares de glicanos en la superficie de la célula.
Galectins are members of a family of highly conserved proteins characterizedby the ability to bind saccharide motifs in various cell glycoproteins and the extracellular matrix. These proteins specifically recognize repeating units of N-acetyllactosamine [LacNac, Galβ1-4-GlcNac] present in N- and O-glycans. The aim of thiswork was to define the details and structural motifs that distinguish each individualmember of the galectin family, seeking for correlations between the moleculardynamics, stability and selectivity for glycans displayed by these lectins and theirproposed functional activity. Using a multidisciplinary approach, in the present study we used a widevariety of computational simulation tools and different experimental approaches toexplore the mechanisms and molecular determinants that regulate glycan binding ofgalectins in cell cultures. The employed methodologies ranged from classical moleculardynamics simulations to the expression and purification of recombinant proteins andligand-binding assays, oxidation kinetics and apoptosis assays using flow cytometryand various optical and electronic microscopy techniques. First, we have focused on the structural characterization and comparison ofmolecular dynamics of each galectin in the vicinity of their ligand binding site andmechanism of oxidation and disulfide bond formation in galectin-1 protein, seggestingthe presence of a molecular switch that explains the function change during redox stateturnover. Finally, we studied the impact of the quaternary structure in the bindingproperties of galectins to specific glycans and analyzed the ability of galectin-1 to formsupramolecular membrane structures called lattices when they interact with specificglycans on the surface of target cells.
Fil: Guardia, Carlos M. A.. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.