Metabolismo de Oligo- y Polisacáridos en Microorganismos. Estudio Comparativo de Nucleótido-Azúcar Pirofosforilasas.

Abstract

En una amplia variedad de microorganismos, el reparto de la glucosa para producir oligo- y polisacáridos estructurales o de reserva es una etapa central del metabolismo, y la producción de compuestos con diferentes funciones celulares está determinada en relación a cómo la Glc-1P es utilizada por diferentes enzimas. La enzima UDP-GlcPPasa cumple una función relevante para la producción de distintos glicoconjugados en los microorganismos que son objeto de estudio en la presente Tesis (Streptococcus mutans, Entamoeba histolytica, Trypanosoma cruzi, y Trypanosoma brucei). En este trabajo de Tesis se presenta la caracterización de la UDP-GlcPPasa de los cuatro microorganismos, realizando de un análisis comparativo de las propiedades de la enzima con las de otras pirofosforilasas, para poder comprender cómo la Glc-1P es fraccionada metabólicamente y cómo este proceso es regulado en diferentes células. Así, se clonaron los genes que codifican para las distintas UDP-GlcPPasas. Las enzimas se expresaron en forma recombinante, pudiendo obtener a las proteínas de interés solubles, activas. Se realizó la caracterización cinética y estructural de cada una de ellas y se detectaron posibles mecanismos regulatorios de las actividades de estas enzimas. Parte de los resultados indican que en parásitos protozoarios existiría un mecanismo de regulación de la actividad de las UDP-GlcPPasas por modificación post-traduccional redox. Así, algunas de las especies químicas producidas por reducción incompleta del oxígeno, no sólo generarían condiciones de estrés oxidativo sino que actuarían como reguladores redox de la actividad de enzimas que, como las UDP-GlcPPasas, forman parte de otras rutas metabólicas en los parásitos.

In a wide range of microorganisms, glucose partitioning to produce structural or storage oligo- and polysaccharides is a central step of cellular metabolism. Production of compounds with different cellular functions is directly related with Glc-1P availability. UDP-GlcPPase plays a relevant role for glycoconjugates synthesis in the microorganisms under study in the present Thesis work (Streptococcus mutans, Entamoeba histolytica, Trypanosoma cruzi,and Trypanosoma brucei). In this Thesis work it is reported the characterization of UDP-GlcPPase from the microorganisms detailed above. The properties of the enzymes are comparatively analyzed with those exhibited by other pyrophosphorylases, thus seeking to better understand Glc-1P metabolic partitioning in the different cells. We cloned the genes coding for putative UDP-GlcPPases. The enzymes were expressed in recombinant form, obtaining enzymes soluble and active. The kinetic and structural properties of these enzymes were determined and were observed possible regulatory mechanism of the activity of these enzymes. Part of results obtained contributes to identify in parasitic protozoa the possible occurrence of a mechanism for regulation of the activity of UDP-GlcPPases via posttranslational redox modification. In this context, chemical species derived from incomplete oxygen reduction could produce not only oxidative stress, but also act as redox regulators of enzyme activities that, as it is the case of UDP-GlcPPases, are involved in different metabolic pathways in the parasites.