La enzima glucosamina 6-fosfato desaminasa de Escherichia coli ha sido ampliamente estudiada por nuestro grupo y laboratorios asociados, desde el punto de vista estructural y mecanístico. En la última década, hemos hecho énfasis en el empleo de esta enzima como modelo para el estudio del mecanismo de la transición alostérica. Los métodos empleados hasta ahora nos han aportado información dispersa y limitada, pero en los últimos años se han publicado trabajos en los que se señalan eventos conformacionales que probablemente sean piezas de un mecanismo que aún no hemos terminado de armar. Han aparecido dos “switches” en contactos entre subunidades, se han podido detectar señales espectrométricas locales y señales asociadas a la transición alostérica. Recientemente hemos implementado la técnica de microencapsulación de la enzima en geles hidratados y transparentes de polisiloxanos. Esto permite tener a la enzima atrapada en uno u otro de sus estados conformacionales y abolir el movimiento browniano. Los múltiples estados con sitios ocupados pueden revelar los cambios en la estructura terciaria sin la interferencia de la transición cuaternaria (transición alostérica). Los geles pueden disgregarse en micropartículas, con las que pueden llevarse a cabo experimentos cinéticos con la enzima nanoencapsulada. Proponemos en este proyecto varios puntos concretos de aplicación de la nanoencapsulación de la glucosamina 6-P desaminasa de E. coli, principalmente en estudio del papel de los contactos heterólogos entre las subunidades y del motivo que denominamos “la tapa” del sitio activo, en el mecanismo de acoplamiento entre los sitios activo y alostérico.

Es un proyecto de ciencia básica, que contribuye a la descripción y estudio a nivel fisicoquímico y molecular de un hecho biológico fundamental: la propagación de señales conformacionales en las proteínas alostéricas. Esto se enfoca a través del estudio de un modelo experimental en particular, la enzima glucosamina 6-fosfato desaminasa de Escherichia coli con la que los autores están muy familiarizados. En este proyecto en particular, estamos proponiendo como metodología principal, el atrapamiento de estados conformacionales de la enzima por nanoencapsulación en geles hidratados de silica (metilpolisiloxanos), procedimiento que tiene un amplio campo de aplicaciones en enzimología básica y aplicada. Este trabajo contribuirá a la formación de un alumno de posgrado, el LIBB Sergio Zonszein, así como de los estudiantes que se incorporen al proyecto sobre la marcha, y contribuirá al desarrollo académico de los participantes y del grupo del Laboratorio de Fisicoquímica e Ingeniería de Proteínas. Además, esperamos que podamos enriquecer el conocimiento sobre una enzima que es un interesante modelo de trabajo y que podamos llegar a conclusiones y modelos de validez más amplia.