Estudio computacional de interacciones no covalentes en metaloproteínas de magneso

Abstract

[cat] El Manganès és un metall de transició abundant als sistemes biològics, però, poc es sap de les interaccions no covalents a les quals hi participa. Per aquest motiu, el present treball es focalitza en un estudi teòric d’interaccions Matere Bond (MaB) en metal·loproteïnes de Manganès. Per dur això a terme, s'ha elaborat una introducció en la qual s'expliquen detalladament diversos punts. Primer s'explica el rol dels metalls de transició, i en concret el Mn, en sistemes biològics i perquè és necessària la seva presència. Per altre banda, s'explica la rellevància dels aminoàcids principals que formen part del centre actiu on es troba el Mn. Al següent apartat de la introducció, es dona una breu explicació del que es considera una interacció no covalent i com la definim, centrant-nos en les interaccions de tipus MaB. Finalment, es descriuen tres proteïnes de Mn que composen el nucli del nostre estudi, trobades a partir d’una cerca a la base de dades del Protein Data Bank (PDB). Aquest treball s’ha dut a terme seguint una metodologia composta per tres etapes. Primer, trobar possibles proteïnes que presentin les condicions òptimes per a allotjar un σ-hole sobre l’àtom de Mn. Segon, modelitzar les proteïnes que trobem per adaptar-les als càlculs computacionals. Tercer, realitzar càlculs teòrics que ens indiquin la presència d'interaccions MaB als sistemes proteics seleccionats, així com la seva fortalesa, direccionalitat i indicis de la seva natura física. Finalment, es va realitzar una discussió dels resultats on s'expliquen els principals resultats obtinguts. I concloem que, si bé existeixen interaccions MaB en sistemes biològics (especialment en centres de Mn amb índex de coordinació 4) on possiblement la interacció es troba relacionada amb la funcionalitat del metall, seria necessari un estudi en profunditat de cada enzim per poder-ho confirmar amb total seguretat

[cat] El Manganeso es un metal de transición abundante en sistemas biológicos, pero, poco se sabe de las interacciones no covalentes en las cuales participa. Por este motivo, el presente trabajo se compone de un estudio teórico de interacciones Matere Bond (MaB) en metaloproteínas de Mn. Para ello, se ha elaborado una introducción en la cual se explican detalladamente diversos puntos. Primero se explica el rol de los metales de transición, y en particular el Mn, en sistemas biológicos y por qué su presencia es necesaria. Por otro lado, se explica la relevancia de los aminoácidos principales que forman parte del centro activo donde se aloja el Mn. En el siguiente apartado de la introducción, se explica de manera breve el concepto de interacción no covalente y como se define, centrándonos en las interacciones de tipo MaB. Finalmente, se describen las tres proteínas de Mn que componen el estudio, las cuales se seleccionaron a partir de una búsqueda en la base de datos Protein Data Bank (PDB). Este trabajo se ha llevado a cabo siguiendo una metodología compuesta por tres etapas. Primero, buscar posibles proteínas que presenten las condiciones óptimas para albergar un σ-hole sobre el átomo de Mn. Segundo, modelizar las proteínas que encontremos para adaptarlas a los cálculos computacionales. Tercero, realizar cálculos teóricos que nos indiquen la presencia de interacciones MaB en los sistemas proteicos seleccionados, así como indicios sobre su fortaleza, direccionalidad y naturaleza física. Finalmente, se realizó una discusión de los resultados donde se resaltan los principales resultados obtenidos. Y concluimos que, si bien existen interacciones MaB en sistemas biológicos (especialmente en centros de Mn con índice de coordinación 4) donde posiblemente estén relacionadas con la funcionalidad del metal, sería necesario realizar un estudio en profundidad de cada enzima para poderlo confirmar con total seguridad

[eng] Manganese is an abundant transition metal in biological systems, however, little is known about the non covalent interactions it exerts on proteins. For this reason, this work encompasses a theoretical study on Matere Bond (MaB) interactions in Mn metalloproteins. To this end, an introduction has been prepared in which various points are explained in detail. First, we explain the role of transition metals, focusing on Mn, in biological systems and why it is necessary for the proper functioning of the enzyme. In addition, we provide information regarding the amino acids present in the active site of Mn-dependent enzymes. In the next section of the introduction, we focus on the nature of non covalent bonds and how they are defined, paying special attention to MaB interactions. Lastly, we describe in more detail three selected proteins resulting from a Protein Data Bank (PDB) survey. Our working methodology was composed by three steps. First, we inspected the PDB looking for proteins that presented the optimal conditions to host a σ-hole over the Mn atom. Second, we modelled the selected proteins to adapt them to computational calculations. Third, we performed theoretical calculations that indicate the presence of MaB interactions in the selected protein systems, as well as information regarding their strength, directionality and physical nature. Finally, a discussion of the results was carried out, explaining the main findings of this work. We conclude that MaB interactions exist in biological systems (specially in tetracoordinated Mn centres) where they are plausibly related to the metal's functionality, however, a specific study of each enzyme should be conducted to confirm it