Modelado molecular de la Fitasa de Klebsiella pneumoniae diseño racional de variantes termoestables y tolerantes a pH ácidos

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dc.contributor.advisorPico Martínez, Leidy Rocío
dc.contributor.advisorHernández Torres, Jorge
dc.contributor.authorRamirez Arrieta, Maria Jose
dc.contributor.evaluatorFuentes Lorenzo, Jorge Luis
dc.date.accessioned2025-08-15T13:48:47Z
dc.date.available2025-08-15T13:48:47Z
dc.date.created2025-08-07
dc.date.issued2025-08-07
dc.description.abstractEl presente estudio se centra en la ingeniería in silico de la fitasa GCEP-84 de Klebsiella pneumoniae con el propósito de desarrollar variantes con mayor termoestabilidad y tolerancia a pH ácido, características clave para su aplicación en procesos industriales. A partir de un modelo inicial obtenido mediante I-TASSER y la estructura cristalográfica homóloga 2WNI, se diseñaron cuatro variantes: la proteína nativa (GCEP-84), la variante 2WNI (H25A), su reversión Δ2WNI (A25H) y un diseño multipunto generado por FireProt. La validación estructural se realizó con MolProbity, asegurando una geometría adecuada antes de los análisis. Posteriormente, se llevaron a cabo simulaciones de dinámica molecular con GROMACS a 50 °C, 65 °C y 80 °C, evaluando tanto la estabilidad estructural como los cambios conformacionales en estados de protonación correspondientes a pH 2 y pH 5. Adicionalmente, se efectuó acoplamiento molecular con AutoDock Vina para estimar la afinidad de cada variante hacia el fitato, su sustrato natural. Los resultados mostraron que la variante Δ2WNI logró un equilibrio óptimo entre resistencia térmica y tolerancia a pH ácido sin pérdida significativa de afinidad, mientras que FireProt presentó una destacada estabilidad a 80 °C pero con una reducción en la afinidad de unión. Estos hallazgos contribuyen al diseño racional de fitasas optimizadas para condiciones extremas en la industria de alimentos y piensos.
dc.description.abstractenglishThis study focuses on the in silico engineering of the GCEP-84 phytase from Klebsiella pneumoniae with the aim of developing variants with enhanced thermostability and tolerance to acidic pH, key features for industrial applications. Based on an initial model generated using ITASSER and the homologous crystal structure 2WNI, four variants were designed: the native protein (GCEP-84), the 2WNI variant (H25A), its reversion Δ2WNI (A25H), and a multipoint design generated with FireProt. Structural validation was performed with MolProbity to ensure proper geometry before further analysis. Subsequently, molecular dynamics simulations were carried out using GROMACS at 50 °C, 65 °C, and 80 °C, evaluating both structural stability and conformational changes under protonation states corresponding to pH 2 and pH 5. Additionally, molecular docking with AutoDock Vina was conducted to estimate each variant’s affinity toward phytate, its natural substrate. Results showed that the Δ2WNI variant achieved an optimal balance between thermal resistance and acidic pH tolerance without significant loss of binding affinity, whereas the FireProt design displayed remarkable stability at 80 °C but with a reduced substrate affinity. These findings contribute to the rational design of phytases optimized for extreme conditions, supporting their potential use in the food and feed industry.
dc.description.degreelevelPregrado
dc.description.degreenameBiólogo
dc.format.mimetypeapplication/pdf
dc.identifier.instnameUniversidad Industrial de Santander
dc.identifier.reponameUniversidad Industrial de Santander
dc.identifier.repourlhttps://noesis.uis.edu.co
dc.identifier.urihttps://noesis.uis.edu.co/handle/20.500.14071/45890
dc.language.isospa
dc.publisherUniversidad Industrial de Santander
dc.publisher.facultyFacultad de Ciencias
dc.publisher.programBiología
dc.publisher.schoolEscuela de Biología
dc.rightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.accessrightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.coarhttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2
dc.rights.creativecommonsAtribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)
dc.rights.licenseAtribución-NoComercial 2.5 Colombia (CC BY-NC 2.5 CO)
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subjectKlebsiella pneumoniae
dc.subjectfitasa
dc.subjecttermoestabilidad
dc.subjecttolerancia a pH acido
dc.subjectmodelado molecular
dc.subjectdinámica molecular
dc.subjectacoplamiento molecular.
dc.subject.keywordKlebsiella pneumoniae
dc.subject.keywordphytase
dc.subject.keywordthermostability
dc.subject.keywordacid pH tolerance
dc.subject.keywordmolecular modeling
dc.subject.keywordmolecular dynamics
dc.subject.keywordmolecular docking.
dc.titleModelado molecular de la Fitasa de Klebsiella pneumoniae diseño racional de variantes termoestables y tolerantes a pH ácidos
dc.title.englishMolecular modeling of Klebsiella pneumoniae phytase: rational design of thermostable and acid-tolerant variants.
dc.type.coarhttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1f
dc.type.hasversionhttp://purl.org/coar/version/c_b1a7d7d4d402bcce
dc.type.localTesis/Trabajo de grado - Monografía - Pregrado
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