Exploring 14S-HpDHA binding modes and its negative allosteric modulation in hALOX12-catalyzed MaR1 biosynthesis

Pedro Martínez Zaragoza

La resposta inflamatòria està present en un gran nombre de malalties com a defensa del cos contra lesions i infeccions. Generalment, consta de dues fases. En la primera, es produeix la biosíntesi de substàncies com leucotriens i prostaglandines. Seguidament, té lloc la fase de resolució de la inflamació caracteritzada per la biosíntesi de mediadors lipídics de la resolució de la inflamació (SPMs) com resolvines, lipoxines i maresines. En molts casos aquesta segona etapa no és efectiva i la inflamació pot esdevenir crònica. Per aquest motiu, cal potenciar la biosíntesi de SPMs.
Les lipoxigenases són una àmplia família d’enzims que participen activament en les dues fases dels processos inflamatoris. S’encarreguen de catalitzar la hidroperoxidació d’àcids grassos poliinsaturats d’una manera molt regio i estereoespecífica. Recentment, ha esdevingut de gran interès la biosíntesi d’un potent SPM en què està implicada la lipoxigenasa 12 de plaqueta humana: la maresina 1. Aquesta s’inicia amb la hidroperoxidació de l’àcid docosahexaenoic, seguit d’una epoxidació i una hidròlisi enzimàtica. Experimentalment s’ha observat que l’etapa d’epoxidació competeix amb una segona hidroperoxidació regulada al·lostèricament.
En aquesta investigació s’ha explorat aquesta via competitiva mitjançant l’ús de mètodes computacionals com el docking molecular i la dinàmica molecular (MD) a partir de dues conformacions diferents de la proteïna: estructures oberta i tancada. El punt de partida ha estat explorar les diferències entre aquestes dues estructures i com això afecta al mode d’unió del lligand. L’orientació del lligand és un factor clau, ja que es postula que la via competitiva ha de tenir lloc quan aquest accedeix a la cavitat catalítica a través del carboxilat. D’aquesta manera s’han generat quatre complexos com a resultats dels càlculs de docking.
L’evolució d’aquests sistemes s’ha realitzat a través de simulacions de dinàmica molecular. En l’anàlisi de les trajectòries, s’ha fen èmfasi en aquells paràmetres directament relacionats amb la reactivitat, com ara l’orientació del lligand respecte el cofactor de l’enzim, així com la distància entre aquests. Aquests resultats juntament amb l’anàlisi de túnels d’accés d’oxigen indiquen que la via competitiva es veu afavorida amb l’estructura oberta amb el grup carboxilat del lligand orientat cap a l’interior de la cavitat catalítica.

Imatge extreta de Martínez, P. Exploring 14S-HpDHA binding modes and its negative allosteric modulation in hALOX12-catalyzed MaR1 biosynthesis (Treball de Fi de Grau). Universitat Autònoma de Barcelona, 2023.