Advanced computational strategies for metalloenzyme design

A la natura abunden les proteïnes que contenen metalls, des de metal·loenzims que catalitzen reaccions crucials fins a proteïnes que emmagatzemen i transporten metalls. L'estudi molecular de les metal·loproteïnes permet trobar solucions a una àmplia gamma de problemes químics i estudiar-ne els processos de reconeixement. La investigació ha aprofitat l'oportunitat de copiar aquesta naturalesa creant nous catalitzadors, els metal·loenzims artificials (ArM). Aquests ArMs es dissenyen a partir de la combinació de proteïnes naturals amb metalls, cosa que els permet dur a terme reaccions noves a la natura. En els darrers anys, la modelització molecular s'ha convertit en una eina essencial en aquest camp, malgrat que encara queden per resoldre alguns reptes. Aquesta tesi doctoral pretén aplicar la modelització molecular per comprendre el comportament de proteïnes que contenen metalls, centrant-se en certes proteïnes metàl·liques naturals i els ArMs. La primera part d'aquesta tesi es centra en l'estudi de proteïnes que contenen un cofactor metàl·lic prototípic, el grup hemo. S'aplica un protocol computacional basat en tècniques de dinàmica molecular accelerades per estudiar diferents mecanismes d'unió del grup hemo amb l'hemòfor HasA. A més, també es desenvolupa un programari per detectar llocs d'unió de l'hemo que es basa únicament en informació estructural de les proteïnes. En la segona part d'aquesta tesi el focus està en el disseny computacional d'ArMs. S'aplica una estratègia integradora que combina diverses tècniques, com mecànica quàntica, dockings i simulacions de dinàmica molecular per estudiar en detall dos ArM: un basat en la hidroaminació amb or i l'altra en una reacció Suzuki-Miyaura en què intervé pal·ladi. En la naturaleza abundan las proteínas que contienen metales, desde metaloenzimas que catalizan reacciones cruciales hasta proteínas que almacenan y transportan metales. El estudio molecular de las metaloproteínas permite encontrar soluciones a una amplia gama de problemas químicos y estudiar sus procesos de reconocimiento. La investigación ha aprovechado la oportunidad de copiar esta naturaleza creando nuevos catalizadores, las metaloenzimas artificiales (ArM). Estas ArM se diseñan a partir de la combinación de proteínas naturales con metales, lo que les permite llevar a cabo reacciones nuevas en la naturaleza. En los últimos años, la modelización molecular se ha convertido en una herramienta esencial en este campo, aunque todavía quedan por reso