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Expresión y estudio de estructura-función de N-acetilglutamato sintasa humana, diana de un error congénito del ciclo de la urea

RiuNet: Repositorio Institucional de la Universidad Politécnica de Valencia

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Expresión y estudio de estructura-función de N-acetilglutamato sintasa humana, diana de un error congénito del ciclo de la urea

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dc.contributor.advisor García Gimeno, María Adelaida es_ES
dc.contributor.advisor Marco Marín, Clara es_ES
dc.contributor.author Cortina Llorens, Marcos es_ES
dc.date.accessioned 2023-05-16T13:09:37Z
dc.date.available 2023-05-16T13:09:37Z
dc.date.created 2023-04-27
dc.date.issued 2023-05-16 es_ES
dc.identifier.uri http://hdl.handle.net/10251/193432
dc.description.abstract [ES] Este trabajo está enfocado al estudio de N-acetilglutamato sintasa (NAGS) humana, enzima del ciclo de la urea cuyo déficit causa acumulación de amonio, que es un potente neurotóxico que al acumularse puede dar lugar al coma e incluso a la muerte. NAGS es un enzima muy inestable que no puede producirse con facilidad de manera recombinante. Hasta el momento, el laboratorio donde realizaré este trabajo produce NAGS humana asociada a la proteína de unión a maltosa. Con esta construcción han caracterizado cinéticamente este enzima, habiendo estudiado el impacto de algunas mutaciones clínicas. Sin embargo, la presencia de una etiqueta tan grande (42 kDa) limita la posibilidad de llevar a cabo estudios estructurales. Nos planteamos con este trabajo producir una forma más sencilla de NAGS humana estable. Para ello sustituiremos la proteína de unión a maltosa por una etiqueta de polihistidinas y emplearemos estrategias para favorecer la solubilidad de la proteína. Resultados previos obtenidos por un grupo colaborador apoyan que tendremos éxito en la sobreexpresión de esta forma de HuNAGS, que purificaremos a gran escala utilizando cromatografía de afinidad y exclusión molecular. Tras la purificación del enzima, lo caracterizaremos desde el punto de vista de su estabilidad y su actividad enzimática, estableciendo sus parámetros cinéticos y comparándolos con los previamente obtenidos en el laboratorio para la proteína fusionada a MBP, estudiando su forma oligomérica, y poniendo a punto sus condiciones de concentración con el fin de poder iniciar estudios estructurales mediante cristalografía de rayos X y microscopia electrónica de partícula individual. es_ES
dc.description.abstract [EN] N-acetyl-L-glutamate synthase (NAGS) is the enzyme that catalyzes the acetylation of Lglutamate using acetyl coenzyme A to produce N-acetyl-L-glutamate (NAG). In mammals NAG plays a crucial role in the proper functioning of the urea cycle, a pathway that serves to remove ammonium resulting from protein catabolism, converting it into urea, which is a harmless molecule that can be eliminated through urine. NAG is the essential activator of the first enzyme of the urea cycle, carbamoyl phosphate synthetase I (CPS1), in the absence of which this enzyme is practically inactive. Congenital N-acetyl-L-glutamate synthase deficiency (NAGSD; OMIM #237310) is the rarest disorder of the urea cycle, being clinically indistinguishable from CPS1 deficiency. Both result in ammonium accumulation, leading to neurological damage although only NAGSD is treatable, by administering carbamylglutamate, which is an analog of NAG that also activates CPS1 allowing urea cycle function and thus ammonium elimination. Human NAGS is a very unstable enzyme of which little is known at the molecular level. Its functional and structural characterization would allow addressing the challenges it presents, which are mainly the discrimination between pathogenic and trivial variants, the understanding of its activation by arginine, the establishment of the basis of the extraordinary instability and the discovery of stabilization forms that would allow the identification and study of destabilizing mutations. Previous studies in Dr. Vicente Rubio's laboratory were able to stabilize human NAGS (HuNAGS) by introducing the maltose-binding protein (MBP) at its amino-terminal end, which allowed the fusion protein to be expressed in Escherichia coli and purified in abundance. However, the presence of such a large tag (MBP) limited the possibility of structural studies and when they tried to separate MBP from HuNAGS, the latter precipitated. Therefore, in this work we set out to obtain a simpler form of soluble, pure, homogeneous, active and stable HuNAGS, which would allow us to initiate studies to determine the structure of this enzyme. Thus, we have overexpressed in Escherichia coli the conserved region of HuNAGS fused to a label with six histidines in its amino terminal region, which facilitates its purification, and we have optimized the conditions to obtain soluble, pure and homogeneous recombinant HuNAGS. We have studied the stability of the purified HuNAGS, its oligomeric state and its enzymatic activity and kinetic parameters, having initiated structural studies by X-ray crystallography and single particle electron cryomicroscopy. es_ES
dc.format.extent 38 es_ES
dc.language Español es_ES
dc.publisher Universitat Politècnica de València es_ES
dc.rights Reserva de todos los derechos es_ES
dc.subject N-acetilglutamato sintasa es_ES
dc.subject Ciclo de la urea es_ES
dc.subject Enfermedades raras es_ES
dc.subject Producción de proteínas recombinantes es_ES
dc.subject Estudios estructura-función es_ES
dc.subject Purificación de proteínas es_ES
dc.subject N-acetilglutamate sinthase es_ES
dc.subject Urea cycle es_ES
dc.subject Rare diseases es_ES
dc.subject Recombinant protein production es_ES
dc.subject Structure-function studies es_ES
dc.subject Protein purification es_ES
dc.subject.classification BIOQUIMICA Y BIOLOGIA MOLECULAR es_ES
dc.subject.other Grado en Biotecnología-Grau en Biotecnologia es_ES
dc.title Expresión y estudio de estructura-función de N-acetilglutamato sintasa humana, diana de un error congénito del ciclo de la urea es_ES
dc.title.alternative Expression and structure-function study of human N-acetylglutamate synthase, target of an inborn error of the urea cycle es_ES
dc.title.alternative Expressió i estudi d estructura-funció de N-acetilglutamat sintasa, diana d un error congènit del cicle de la urea es_ES
dc.type Proyecto/Trabajo fin de carrera/grado es_ES
dc.rights.accessRights Cerrado es_ES
dc.contributor.affiliation Universitat Politècnica de València. Departamento de Biotecnología - Departament de Biotecnologia es_ES
dc.contributor.affiliation Universitat Politècnica de València. Escuela Técnica Superior de Ingeniería Agronómica y del Medio Natural - Escola Tècnica Superior d'Enginyeria Agronòmica i del Medi Natural es_ES
dc.description.bibliographicCitation Cortina Llorens, M. (2023). Expresión y estudio de estructura-función de N-acetilglutamato sintasa humana, diana de un error congénito del ciclo de la urea. Universitat Politècnica de València. http://hdl.handle.net/10251/193432 es_ES
dc.description.accrualMethod TFGM es_ES
dc.relation.pasarela TFGM\155150 es_ES


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