Scene 1

Caracterización bioquímica de complejos multienzimáticos de  rutas metabólicas involucradas en la síntesis de la pared celular

Bioquímica - Fisicoquímica - Enzimología - Estructura - Función - Dinámica - Evolución -

Scene 2

Gracias al desarrollo de  técnicas  de  cristalografía  de  rayos  X  y  criomicroscopía   electrónica   se ha  demostrado  que dentro de la  célula,   las  biomacromoléculas   forman   una   compleja  red de  interacciones   proteína - proteína que le  provee flexibilidad metabólica  hasta alcanzar un nivel de homeóstasis ante diversas situaciones en las cuales se ve involucrada

Scene 3

Un sin fin de funciones moleculares han sido atribuidas a proteínas individuales a través de ciencias maduras

Normalmente actúan en reacciones simultaneas

De Las Rivas, (2010).  PLos  Computational   Biology

En extraños casos las proteínas actúan de manera individual

Scene 4

El flujo de la  información de  un gen a una función  metabólica

Los  intermediarios difunden de una enzima a otra

Scene 5

Reacciones bioquímicas ocurren de manera simultánea

Sweetlove, (2018).  Nature Communications

Síntesis de precursores de componentes estructurales y  defensa  química

Scene 6

El flujo de la información de un gen a una función metabólica

Srere , (1985).  Trends  in  Biochemical   Sciences

Los  intermediarios se canalizan de una enzima a otra dentro del complejo

Scene 7

Es la organización supramolecular  transitoria y dinámica  de una ruta metabólica

Srere, (1985).  Trends in  Biochemical   Sciences ; Zhang, (2017).  Nature   Communications ;   Kuzmak , (2019).  Scientific   Reports

Ventajas fisiológicas: Control  del flujo de algunas vías metabólicas Transporte   eficiente  de sustratos entre sitios activos Estabilidad  a enzimas individuales Producción y difusión  rápida  de sustratos Flexibilidad  metabólica: Adaptación

Compartamentalización multienzimática 1) No membranosa  2)  Reacción  segura 3)   Producto  disponible

Sustrato
1
1
1
1
Andamio
Multimero
1
1
Producto
Membrana
21
Elemento estructural
(e.g. Actina)

Scene 8

Referencia Rutas de biosíntesis  durrina ( Jørgensen , 2005); ( Laursen , 2016)  fenilpropanoide ( Bassard , 2012); ( Achnine , 2004) flavonoides ( Burbulis , 1999); (Crosby, 2011) isoflavonoides ( Dastmalchi , 2016; ( Waki , 2016) subunidades de esporopollenina ( Lallemand , 2013) ácidos amargos (Li, 2015) lípidos (Kwiatkowska, 2015) espermina/espermidina (Panicot, 2002) auxina (Hayashi, 2014); (Hawes, 2015); (Kriechbaumer, 2016) colesterol (Luu, 2015) purinas  de novo (Kyoung, 2015) prolina (Arentson, 2013) Complejo fotosintético ( Szecowka , 2013) Ciclos de Krebs (Wu, 2015) (Patel, 2014) (Bulutoglu, 2016) (Shatalin, 1999) de Calvin-Benson ( Graciet , 2004) de la urea ( Cheung , 1989) Catabolismo Glucolisis (Vertessy, 1987); (Clegg, 1990); (Jeon, 2018) (Araiza-Olivera, 2013)

Scene 9

Bassard , (2018).  Phytochemistry   Reviews

mMDH
Malato
Ciclo de Krebs
cs
ACON
Oxalacetato
ACON
Citrato
mMDH
Isocitrato
cs

El ciclo del ácido cítrico es un eje metabólico central

Scene 10

Acetyl-CoA
o
HO—CH
citrate
synthase
H20
CoA-SH
H2—coo-
HO
o t—coo-
CH2—COO-
Oxaloacetate
malate
dehydro-
too-
genase
coo-
fumarase
CH2—coo- ehydratio
Citrate
H20
Malate
dration
H20
Citric acid
cycle
NADH
aconitase
c —coo-
—coo-
aconitase
cis-Aconitate
H20
2b
coo-
Fumarate CH
coo-
CH2—coo-
Isocitrate
succinate
dehydrogenase
CH2—COO-
succinyl-CoA
synthetase
HO —C—H
isocitrate
coo-
dehydrogenas
a-ketoglutarate
dehydrogenase
Oxidative
ecarboxylation
C02
coo-
Succinate
CoA-SH
ubstrate-level
hosphorylatio
Figure 16-7
ICH2—coo-
GDP C—S-CoA
complex
CH2—COO-
c=o
a-Ketoglutarate
CoA-SH I
C02
(ADP)
o
Succinyl-CoA
coo-
Oxidative
ecarboxylatio
Lehninger Principles of Biochemistry, Fifth Edition
@ 2008 W. H. Freeman and Company

¿Los principios de Bioquímica de Lehninger tendrán  que  reescribirse?

Scene 11

Características de proteínas involucradas en la formación de metabolones

Se han observado en puntos de convergencia o divergencia en rutas

Participan  en   rutas   en   donde   existen   cambios  de  flujo   grandes

Deficiencia de una de estas enzimas dentro de la ruta reduce altamente la vida media o causa muerte celular

Algunas de las proteínas  individuales  son multifuncionales

Se observa interacción con macromoléculas que sirven de andamio

Vía  oxidativa de las pentosas  fosfato (Smith, 2014)

Glucólisis  (Du  and  Lutkenhaus , 2017)

Scene 12

Canalización de sustratos y productos entre enzimas

FAD
cavity
PRODH
active site
P5CDH
active site
NAD'

euopqoucnn16-0F04-9
OH
OH
OH
Eoz-
cue;so; 9-eso•n19
HO
HOd99
HdOVN
+dOVN
OH
OH
OH
ot
day
esoN19
HO
OH
OH
OH
OH

Scene 13

3
1926
1930
1935
1939
1943
1948
1952
1956
1960
1964
1968
1972
1976
1980
19u
1988
1992
1996
2000
2004
2008
2012
2016
sopon.ae ep 0.1ötupN

Publicaciones sobre formación de metabolones

Bassard , (2018).  Current  Molecular  Biology   Reports ; Zhang, (2017).  Nature Communications

Potencial para contribución y desarrollo científico Mecanismo de regulación del metabolismo central Respuesta al funcionamiento de  rutas metabólicas  mediante  complejos  formados

Scene 14

CARACTERISTICAS QUE COMPARTEN ESTAS  BACTERIAS

URGEN NUEVOS BLANCOS PARA EL CONTROL FÁRMACOLOGICO DEL CRECIMIENTO MICROBIANO

Alta  multi -resistencia a todos los antibióticos  conocidos

Karita , (1997).  Infection  and  Inmmunity ;  Meng ,  ( 2015).  International Journal of Molecular Science

Scene 15

Protección  ante cambios de  presión osmótica Permite anclaje celular Contribuye a la morfología Brinda estructuras para anclaje de matrices extracelulares

Dramsi , (2008).  FEMS  Microbiology   Reviews ;  Vollmer , (2008).  FEMS  Microbiology   Reviews ;  Díaz-Sánchez, (2019 ) . TIP

Scene 16

Rutas de biosíntesis involucradas en la  pared  celular

Diversas son las rutas de biosíntesis que están involucradas en los  procesos de:

Faso 2: Ensamble y uniön
al bactq»rerwl
p,
Bact
UDP — NAM
L _Ala
o
L-Lys (DAP)
UDP — NAM —
UDP*AG
o-Ala
Pentarptkie
Fosfomicina
Faso 1: SinWsis de
NAM NAG y
Cycloserine
UDP—NAG
UDP
o
Bact
- NAG
rmol
renol
UMP
o
Peptidoglycan — NAM
p NAM
taernbrano
Bactoprenol
o
NAM — NAG
VMEornycin Faso 3: mononero y
con Ia cadena
naciento de peptidoglicano

Scene 17

Enzimas importantes en la remodelación de la pared celular

Las enzimas de las rutas involucradas en la biosíntesis y remodelación de los componentes de la pared celular:

Alcorlo , (2017).  Current   Opinion   Structural   Biology

Excelente blanco para el desarrollo de nuevos antibióticos

(a) Glucosaminidasas
NagZ ( u cholerae)
LytBcat (S pneumoniae)
(b) Lisozimas
LytC (S. pneumoniae)
PsmCat (phiSM101 phage)
(c) Transglicosilasas liticas
MltF (P aeruginosa)
SpolID (B anthracis)
MitE (E. coli)
SltB3 (P. aeruginosa)
Current Opinion in Structural Biology

Scene 18

Alcorlo , M. M.-C. (2017).  Carbohydrate   recognition  and  lysis   by   bacterial   peptidoglycan   hydrolases .  Current   Opinion   Structural   Biology . 87-100. Beadle , G. W. y  Tatum , E. L. (1941).  Genetic  control of  biochemical   reactions  in  Neurospora  (Control genético de las reacciones bioquímicas en  Neurospora ). PNAS, 27, 502. Consultado en Bassard , J. H. (2018). How to prove the existence of metabolons?.  Phytochemistry  Reviews . 211-227. De  Las Rivas, J. (2010). Protein–Protein Interactions Essentials: Key Concepts to Building and Analyzing  Interactome  Networks.  PLos  Computational Biology . 1-8 . Díaz-Sánchez, A . ( 2019). Aspectos estructurales y funcionales de la N- Succinil -L, L- diaminopimelato   desuccinilasa , una enzima clave para el crecimiento bacteriano y un blanco para el control antimicrobiano. TIP Revista Especializada en Ciencias Químico-Biológicas, 1-16. Dramsi , S. M. (2008). Covalent attachment of proteins to peptidoglycan.  FEMS Microbiology Reviews . 307-320 . Karita , M. E. (1997).  Characterization  of  Helicobacter pylori  dapE  and  construction  of a  conditionally   lethal   dapE   mutant .  Infection  and  Immunity . 4158-4164 Kuzmak , A. C. (2019). Can  enzyme   proximity   accelerate   cascade   reactions ?.  Scientific   Reports . 9:455 . Meng , J. Y. (2015).  Identification  and  Validation  of  Aspartic   Acid   Semialdehyde   Dehydrogenase  as a New Anti- Mycobacterium  Tuberculosis Target.  International  Journal  of Molecular  Science . 23572-23586. Rausch , M. D. (2019). Coordination of capsule assembly and cell wall biosynthesis in Staphylococcus aureus.  Nature Communications . 10: 1404. Srere , (1985). The metabolon.  Trends in Biochemical Sciences . 10:109-110. Smith, N. V. (2014). Binding and Channeling of Alternative Substrates in the Enzyme  DmpFG : a Molecular Dynamics Study.  Biophysical Journal . 1681-1690.  Sweetlove , L. (2018).  The  role of  dynamic   enzyme   assemblies  and  substrate   channelling  in  metabolic   regulation .  Nature   Communications . 9: 2136. Vollmer , W. B. (2008).  Peptidoglycan   structure  and  architecture .  FEMS  Microbiology   Reviews . 149-167.  Zhang, Y. B. (2017).  Protein-protein   interactions  and  metabolite   channelling  in  the   plant   tricarboxylic   acid   cycle .  Nature   Communications . 8: 15212.

Caracterización bioquímica de complejos multienzimáticos de rutas metabólicas involucradas en la síntesis de la pared celular

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Scene 10 (7m 7s)

Scene 11 (7m 47s)

Scene 12 (8m 39s)

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Scene 14 (10m 43s)

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Scene 16 (12m 52s)

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Scene 18 (13m 42s)