Refinamiento de la mutación W107Rde la enzima KatG deMycobacterium tuberculosis y estudio de docking con Isoniazida

Abstract

La mutación W107Rde la enzima KatG (catalasa-peroxidasa) de Mycobacterium tuberculosis, el microorganismo que causa la enfermedad de la tuberculosis, es una enzima de la cual no se conoce su estructura tridimensional. Esta enzima es importante dentro del microorganismo, ya que es el responsable de activar el profármaco más utilizado para paliar la enfermedad, la Isoniazida, pero en la actualidad se están encontrando problemas de resistencias a este fármaco, provocados por mutaciones en la enzima KatG. Además, estudiar y comprender la asociación que tienen los fármacos a las enzimas mediante estudios de docking puede ayudar a dilucidad los mecanismos para sintetizar nuevas moléculas capaces de controlar la enfermedad. En este trabajo se realizan técnicas de modelado in sílico para refinar la mutación W107R de la enzima KatG de M.tuberculosis y poder abrir camino a estudios de docking que aseguren la reducción de resistencia de la isoniazida a la enfermedad tuberculosis. Mediante el programa de modelado biomolecular FoldX y los estudios de acoplamiento mediante Autodock-Vina, se han comprobado diferencias estructurales y de unión entre W107R y la proteína no mutada KatG, concluyendo posibles mecanismos de escape de la enzima mediante mutaciones que conllevan a una menor energía de unión y disminución de interacciones.

W107R mutation of KatG (catalase-peroxidase) enzyme from Mycobacterium tuberculosis, this microorganism causes tuberculosis disease. KatG is an enzyme whose three-dimensional structure of its mutation is unknown. This enzyme is important in the microorganism, because it is responsible for activating the most widely used prodrug to alleviate the disease, Isoniazid, but actually there are problems of resistance to this drug, caused by mutations in KatG enzyme. Furthermore, it is important to study and understand the association of the drug with the enzymes through docking studies. This will help to elucidate the mechanisms to synthesize new molecules capable of controlling the disease. In this work, in silico techniques will be used for protein refinement (W107R mutation of M.tuberculosis KatG enzyme) This studies will be the first step to docking studies that ensure the reduction of resistance of isoniazid to tuberculosis disease. Through FoldX biomolecular modeling program and Autodock-Vina coupling studies, structural and binding differences between W107R and the non-mutated protein KatG have been verified, concluding possible escape mechanisms of the enzyme through mutations that lead to a lower energy of union and decrease of interactions.

La mutació W107Rde l'enzim KatG (catalasa-peroxidasa) de Mycobacterium tuberculosi, el microorganisme que causa la malaltia de la tuberculosi, és un enzim de la qual no es coneix la seva estructura tridimensional. Aquest enzim és important dins del microorganisme, ja que és el responsable d'activar el profàrmac més utilitzat per a pal·liar la malaltia, la Isoniazida, però en l'actualitat s'estan trobant problemes de resistències a aquest fàrmac, provocats per mutacions en l'enzim KatG. A més, estudiar i comprendre l'associació que tenen els fàrmacs als enzims mitjançant estudis de docking pot ajudar a dilucideu els mecanismes per a sintetitzar noves molècules capaces de controlar la malaltia. En aquest treball es realitzen tècniques de modelatge in sílico per a refinar la mutació W107R del enzim KatG de M.tuberculosi i poder obrir camí a estudis de docking que assegurin la reducció de resistència de la isoniazida a la malaltia tuberculosi. Mitjançant el programa de modelatge biomolecular FoldX i els estudis d'acoblament mitjançant Autodock-Vina, s'han comprovat diferències estructurals i d'unió entre W107R i la proteïna no mutada KatG, concloent possibles mecanismes de fuita de l'enzim mitjançant mutacions que comporten a una menor energia d'unió i disminució d'interaccions.