ANII | Agencia Nacional de Investigación e Innovación

Durante décadas el paradigma central de la biología redox fue que ciertos aminoácidos reactivos como son blanco de oxidantes y que los seres vivos poseen enzimas antioxidantes para reparar o proteger a las biomoléculas de ese ?daño oxidativo?. Sin embargo, hoy sabemos que varias enzimas ?antioxidantes? son en realidad traductores de señales que median entre oxidantes fisiológicos y moléculas efectoras, principalmente factores de transcripción. La mayoría de estas enzimas dependen de la química redox de la cisteína, la cual se oxida reversiblemente en el proceso de transferencia de información. A diferencia de lo que sucede con la cisteína, la oxidación reversible de metionina a sulfóxido de metionina (MetSO) ha recibido menos atención y su rol en biología está menos explorado. Varios organismos poseen metionina sulfóxido reductasas (MSR) que reparan el MetSO, lo que sugiere que ésta oxidación es biológicamente relevante. Recientemente se descubrió una familia de enzimas (MICALs) con capacidad de oxidar metionina (actividad ?oxidasa de metionina?, MOX) y su descubrimiento auguraba una revolución en biología redox, ya que la existencia MOX y MSR sugería la existencia de ciclos de regulación centrados en la oxidación reversible de metionina, análogo al formado por quinasas y fosfatasas. Sin embargo, esta revolución no sucedió, en parte porque muy pocas MOX han sido descubiertas, y restringido a unos pocos organismos, y en parte porque las MSR no son tan ubicuas como originalmente considerábamos. Este proyecto se basa en la hipótesis de que existen nuevas MSR y MOX por descubrir, fundamentalmente en procariotas. Para descubrir estas enzimas proponemos combinar genómica comparativa, metagenomica funcional, ingeniería de genomas y bioquímica de proteínas para revelar, mediante selecciones genéticas y ?screening?, nuevas MRS y MOX. Esperamos que los resultados obtenidos en este proyecto permitan posicionar oxidación reversibles de metioninas como un eje central de la biología redox.

Durante décadas el paradigma central de la biología redox fue que ciertos aminoácidos reactivos son blanco de oxidantes y que los seres vivos poseen enzimas antioxidantes para reparar el “daño oxidativo”. Hoy sabemos que varias enzimas “antioxidantes” son traductores de señales que median entre oxidantes fisiológicos y factores de transcripción. La mayoría de estas enzimas dependen de la oxidación reversible de cisteína. A diferencia de lo que sucede con la cisteína, la oxidación reversible de metionina a sulfóxido de metionina (MSO) ha recibido menos atención y su rol en biología está menos explorado. Varios organismos poseen metionina sulfóxido reductasas (MSR), lo que sugiere que ésta oxidación es biológicamente relevante. Recientemente se descubrió una familia de enzimas con capacidad de oxidar metionina y su descubrimiento auguraba la existencia oxidadas y reductasas capaces de generar ciclos de regulación centrados en la oxidación reversible de metionina, análogo al formado por quinasas y fosfatasas. Sin embargo, desde entonces muy pocas MOX han sido descubiertas y aprendimos que las MSR no son tan ubicuas como originalmente considerábamos. Este proyecto se baso en la hipótesis de que existen nuevas MSR y MOX por descubrir, fundamentalmente en procariotas. Para descubrir en este proyecto nos propusimos combinar genómica comparativa, metagenómica funcional, ingeniería de genomas y bioquímica de proteínas encontrar estas enzimas. En el proceso se requirió la implementación de técnicas que no se usaban corrientemente en nuestra comunidad así como el el desarrollo de nuevas herramientas. Completamos el proceso con éxito, teniendo como principales resultados la formación de recursos humanos, publicaciones en revistas internacionales y enzimas nuevas descubiertas por los métodos desarrollados en este trabajo, para continuar su caracterización. Un resultado intangible pero de gran valor es la solida red de colaboradores nacionales y extranjeros que fue nutrida gracias a su participación en este proyecto.