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http://cicese.repositorioinstitucional.mx/jspui/handle/1007/3832| Análisis de la inmovilización de lacasa sobre soportes nanoestructurados basados en dióxido de silicio por medio de simulaciones moleculares Laccase immobilization analysis on silicon dioxide based nanostructured supports by molecular simulations | |
| Javier Iván Wong Romero | |
| SERGIO ANDRES AGUILA PUENTES Abraham Marcelino Vidal Limón | |
| Acceso Abierto | |
| Atribución | |
| Dinámica molecular, lacasa, sílice mesoporosa, energía libre de unión Molecular dynamics, laccase, mesoporous silica, binding free energy | |
| Los bionanomateriales (BNM) son conjugados de moléculas biológicas y materiales nanoestructurados que pueden llegar a tener un amplio rango de aplicaciones en sensores, industria o el medio ambiente. Entre los diferentes factores que afectan su desempeño encontramos los modos de unión entre ambos componentes y la orientación que tienen entre ellos. Dichos factores pueden ser estudiados mediante el análisis de la interfase bio-nano (INB), la cual, puede ser estudiada con el uso de herramientas de química computacional, como por ejemplo, la dinámica molecular, entre otras. Un BNM de interés es el formado por la enzima lacasa en poros mesoporosos de sílice, el cual puede ser aplicado en la industria textil, papelera, analítica y tratamiento de agua, para degradar contaminantes fenólicos. En estos BNM, se espera que el soporte de sílice tenga un efecto protector ante varios factores fisicoquímicos, entre ellos, el pH. El objetivo del presente trabajo fue caracterizar la inmovilización de la enzima lacasa (L) de Coriolopsis gallica mediante dinámica molecular y métodos de cálculo de energía libre de punto final, en tres distintos soportes de sílice mesoporosa. Se caracterizó el efecto del tamaño del poro de sílice en soportes con 7.2 nm (R), 18 nm (C) y baja curvatura (P), así como el efecto del soporte a pH 3, 5 y 7. Asimismo, se cuantificaron los cambios estructurales de la enzima en doce condiciones variables de pH y forma de poro. Los datos sugieren que el sitio activo de la enzima no se afectó por la inmovilización, de manera que el material no podría bloquear el acceso del sustrato al sitio activo de la enzima. Adicionalmente, los soportes C de 18 nm, mantuvieron más rígida la enzima, en contrate, los soportes de baja curvatura (P), mantuvieron la estructura de la enzima en condiciones similares a la libre en pH 5, valor cercano al caracterizado donde la enzima presenta su mejor actividad catalítica. Finalmente, los datos de las simulaciones por dinámica molecular indicaron que los soportes P presentaron la mejor energía libre de unión debido a que mantuvieron interacciones con el disolvente que estabilizaron a la enzima. Los resultados concuerdan con experimentos in vitro, en donde los soportes de sílice mesoporosa tuvieron efecto de protección ante pH en 5 y 7 pero no hubo inmovilización en pH 3. Este trabajo permite sentar las bases para caracterizar a estas enzimas durante su conjugación con soportes inorgánicos, a manera de explorar diferentes ... Bionanomaterials (BNM) are biological molecules and nanostructured materials conjugates that display a wide range of applications in sensors, industry or the environmental sciences. Different factors can modify their performance such as binding modes of components and the sampling orientation, among others. These factors together define the bio-nano interface (BNI), which can be studied at atomic level with computational chemistry techniques, such as molecular dynamics. The laccase - mesoporous silica bioconjugate is an interesting BNM for applications in direct detection or transformation of phenolic contaminants; these bioconjugates can positively impact the textile, papercraft, analytical and water treatment industries. Moreover, it is expected that the mesoporous silica material could impose a protective effect against various physicochemical conditions such as pH. The aim of the present thesis was to characterize the immobilization of the laccase enzyme (L) from Coriollopsis gallica using molecular dynamics (MDS) and end-point free energy calculations, on three different of mesoporous silicamaterials. The pore size 7.2 nm (R), 18 nm (C) and low curvature (P), was characterized as well as the effect of the support at pH 3, 5 and 7. Likewise, the conformational changes of laccase was evaluated on twelve varying conditions of pH and pore shape. The data suggest that the active site of the enzyme was not affected by immobilization, hence, the material was not able to block the substrate diffusion to the active site. Furthermore, the 18 nm C supports kept the enzyme more rigid, in contrast to the low curvature supports that induce a more flexible folding of the enzyme under similar conditions such as pH 5 (optimal enzyme activity). Finally, the data from the molecular dynamics simulations suggested that the P supports displayed the best binding free energy, due to presence of solvent stabilization. These results match in vitro studies where mesoporous silica supports imposed a shielding effect at pH 5 and 7 with no immobilization at pH 3. This thesis can settle the basis for further characterization of laccase enzymes upon conjugation with inorganic supports, in order to gain insights into different variables such as catalytic activity, mutations in the protein matrix or chemical modifications on the silica material. | |
| CICESE | |
| 2023 | |
| Tesis de maestría | |
| Español | |
| Wong Romero, J.I. 2023. Análisis de la inmovilización de lacasa sobre soportes nanoestructurados basados en dióxido de silicio por medio de simulaciones moleculares. Tesis de Maestría en Ciencias. Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, Baja California. 78 pp. | |
| PROPIEDADES DE LOS MATERIALES | |
| Aparece en las colecciones: | Tesis - Nanociencias |
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| tesis_Javier Iván Wong Romero_25 ene 2023.pdf | Versión completa de la tesis | 9.56 MB | Adobe PDF | Visualizar/Abrir |