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

Pedro Martínez Zaragoza

La respuesta inflamatoria está presente en un gran número de enfermedades como defensa del cuerpo contra lesiones e infecciones. Generalmente consta de dos fases. En la primera se produce la biosíntesis de sustancias como leucotrienos y prostaglandinas. A continuación, tiene lugar la fase de resolución de la inflamación caracterizada por la biosíntesis de mediadores lipídicos de la resolución de la inflamación (SPMs) como resolvinas, lipoxinas y maresinas. En muchos casos, esta segunda etapa no es efectiva y la inflamación puede volverse crónica. Por este motivo, es necesario potenciar la biosíntesis de SPMs.
Las lipoxigenas son una amplia familia de enzimas que participan activamente en las dos fases de los procesos inflamatorios. Se encargan de catalizar la hidroperoxidación de ácidos grasos poliinsaturados de manera muy regio- y estereoespecífica. Recientemente, ha surgido un gran interés en la biosíntesis de un potente SPM en el que está implicada la lipoxigenasa 12 de plaqueta humana: la maresina 1. Esta se inicia con la hidroperoxidación del ácido docosahexaenoico, seguido de una epoxidación y una hidrólisis enzimática. Experimentalmente se ha observado que la etapa de epoxidación compite con una segunda hidroperoxidación regulada alostéricamente.
¡En esta investigación se ha explorado esta vía competitiva mediante el uso de métodos computacionales como el docking molecular y la dinámica molecular (MD) a partir de dos conformaciones diferentes de la proteína: estructuras abierta y cerrada. El punto de partida ha sido explorar las diferencias entre estas dos estructuras y cómo afectan al modo de unión del ligando. La orientación del ligando es un factor clave, ya que se postula que la vía competitiva debe tener lugar cuando este accede a la cavidad catalítica a través del carboxilato. De esta manera, se han generado cuatro complejos como resultados de los cálculos de docking.
La evolución de estos sistemas se ha realizado a través de simulaciones de dinámica molecular. En el análisis de las trayectorias, se ha hecho hincapié en aquellos parámetros directamente relacionados con la reactividad, como la orientación del ligando respecto al cofactor de la enzima, así como la distancia entre ellos. Estos resultados, junto con el análisis de túneles de acceso de oxígeno, indican que la vía competitiva se ve favorecida con la estructura abierta y el grupo carboxilato del ligando orientado hacia el interior de la cavidad catalítica.

Imagen extraída 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.