Pérez-Acle, TomásDeupi, XavierGonzález Wong, Angel2020-05-272020-05-272012http://repositorio.unab.cl/xmlui/handle/ria/13720Tesis (Doctor en Biotecnología)Los receptores acoplados a proteínas G (GPCRs) constituyen una de las mayores familias de proteínas integrales de membrana en mamíferos. Estos receptores participan de la traducción de numerosas señales endógenas y exógenas en respuestas celulares, formando parte de un complejo sistema de señalización que involucra una enorme diversidad de ligandos y otras proteínas celulares. A pesar de la baja identidad de secuencia que hay entre los miembros de la familia de GPCRs, existe una elevada similitud estructural, caracterizada por una arquitectura molecular conservada de siete segmentos alfa hélice de transmembrana (7 TM). El presente trabajo de investigación se enfoca al estudio de esta arquitectura molecular de 7 TM en cuanto a su comportamiento dinámico, modos de interacción con ligandos y sensibilidad estructural a los efectos de mutaciones. Para realizar esta investigación se han utilizado de manera sistemática un conjunto de herramientas y metodologías de biología computacional. Los resultados teóricos obtenidos han sido contrastados con datos experimentales de la literatura y de colaboraciones con otros grupos de investigación. De esta manera, se han caracterizado mediante simulaciones computacionales los diversos micro-dominios funcionales en la estructura del receptor cannabinoide tipo 1 (CB,) humano relacionados a la activación e interacción con ligandos. También se describen las bases moleculares del proceso de disociación de ligandos y los potenciales sitios alostéricos identificados en las estructuras de los receptores beta-adrenérgicos tipo 1 y 2 (61- f32AR) humanos. Por otro lado, se ha empleado de manera exitosa el efecto de la solvatación en el diseño de ligandos sintéticos para incrementar su afinidad de unión por el receptor de serotonina tipo 4 (5HT4R). Finalmente, se ha identificado y caracterizado a nivel estructural una nueva mutación en el receptor de melanocortina tipo 2 humano (MC2R) asociada a una patología de deficiencia familiar de glucocorticoides. Los resultados teóricos obtenidos revelan numerosas propiedades de la arquitectura 7 TM que resultan cruciales en los mecanismos de activación y unión a ligandos en los GPCRs y ponen de manifiesto la enorme utilidad de los métodos de biología computacional en el estudio de esta familia de receptores.The G protein-coupled receptors (GPCRs) are one of the largest families of integral membrane proteins in mammals. These receptors are involved in the translation of numerous endogenous and exogenous signals into cellular responses as part of a complex signaling system that involves a great diversity of ligands and other cellular proteins. Despite the low sequence identity between members of the GPCRs family, there is a high structural similarity, characterized by a conserved molecular architecture of seven transmembrane helices (7 TM). In the present work we investigate the dynamics, modes of interaction with ligands and structural sensitivity to mutations of the 7 TM molecular architecture in GPCRs. To achieve this goal, a set of computational biology tools has been employed and the theoretical results have been verified with experimental data from literature and from collaborations with other research groups. As a result of our work, the functional micro-domains and ligand interacting modes in the human cannabinoid receptor type 1 (CBI R) have been characterized. In adittion, a comprehensive study of the molecular basis of ligands dissociation and potential allosteric sites in human beta-adrenergic receptors was acomplished. On the other hand, the study of the solvation properties of chemical compounds has been exploited in the design of synthetic ligands with increasing affinity for the human serotonin receptor type 4 (5HT4R). Finally, we have identified and characterized a new mutation in the human melanocortin receptor type 2 (MC2R) associated to a familial glucocorticoid deficiency disorder. Most of our theoretical results reveal important attributes of the 7 TM architecture that are crucial in the GPCRs activation and ligand interaction mechanisms, and highlight the importance of computational biology methods in the study of this family of receptorsesBioinformáticaReceptores CelularesProteínas GTesis