Las interacciones proteína-carbohidrato son esenciales para numerosos procesos fisiológicos y patológicos, incluyendo el reconocimiento hospedador-patógeno, la modulación inmune y la adhesión microbiana. A pesar de su relevancia biológica, la afinidad intrínsecamente baja y la naturaleza transitoria de estas interacciones suelen dificultar su caracterización estructural y funcional mediante técnicas convencionales. Esta tesis doctoral aborda este desafío aprovechando y perfeccionando la espectroscopía de RMN basado en ligando, con un enfoque particular en la técnica de Saturation Transfer Difference (STD) NMR, para explorar interacciones proteína-ligando débiles en sistemas de relevancia biológica.
Entre las principales aportaciones destacan:
- Desarrollo de IL-STD NMR, una nueva metodología que permite la detección de proximidad espacial entre ligandos dentro de bolsillos de unión con múltiples subsitios. IL-STD NMR se valida primero en un sistema modelo y, posteriormente, se aplica con éxito a un sistema biológicamente relevante como la subunidad B de la toxina del cólera, destacando su amplia aplicabilidad.
- Estudio del reconocimiento de High-Mannose por DC-SIGN, se desarrolla una estrategia combinada basada en la síntesis de un nonamanósido selectivamente fluorado (F-Man9), el mapeo de epítopos mediante curvas de crecimiento 2D 1H,19F STD-TOCSYreF, y simulaciones de dinámica molecular, demostrando que F-Man9 puede emplearse como un glicomimético de High-Mannose. Esta estrategia permitió un mapeo de epítopos altamente refinado y proporcionó el primer modelo molecular 3D del complejo DC-SIGN-Man9.
- Investigación del mecanismo de inhibición de la enzima bacteriana NleB1 por YM155, se desarrolla una estrategia novedosa basada en STD NMR denominada “Epitope Perturbation by Mutation”. Este enfoque implica mutagénesis dirigida al sitio para permitir un mapeo preciso del sitio de unión del inhibidor. Simulaciones de docking complementarias y simulaciones de dinámica molecular se utilizaron para generar un modelo molecular 3D del complejo inhibidor-enzima, proporcionando una visión detallada del reconocimiento del ligando y revelando la base molecular de la inhibición.