Caracterización y análisis in silico de la interacción con atrazina y de sitios off-target en la lacasa de Phlebia brevispora BAFC 633

Abstract

Las lacasas fúngicas son enzimas oxidativas multicobre con capacidad para catalizar la transformación de una amplia variedad de sustratos aromáticos, lo que las convierte en herramientas clave en procesos de biorremediación. Phlebia brevispora BAFC 633 se destaca por producir una lacasa activa frente a diversos contaminantes, entre ellos la atrazina (ATZ), herbicida clorado de alta persistencia y uso extensivo en sistemas agrícolas.Aunque se ha demostrado su actividad frente a contaminantes, los mecanismos moleculares involucrados en su interacción con atrazina no han sido caracterizados hasta el momento. Diversos estudios han sugerido que estas enzimas poseen cavidades estructurales adicionales con posible relevancia funcional, incluyendo sitios alostéricos o alternativos de unión que podrían modular su comportamiento catalítico. El objetivo de este trabajo fue caracterizar in silico la interacción entre la lacasa de P. brevispora BAFC 633 y ATZ, e identificar potenciales sitios off-target o alostéricos con implicancia funcional. Para ello, se utilizó un modelo estructural previamente validado y reportado. El docking molecular se realizó con AutoDock 4.2. Los sitios estructurales relevantes se identificaron mediante Allosite y FTMap. Se analizó la conservación evolutiva con Jalview utilizando la base de datos UniRef50 y la estabilidad ante mutaciones mediante FoldX, estimando los valores de ΔΔG. El acoplamiento molecular entre la lacasa de P. brevispora BAFC 633 y ATZreveló una energía de unión de –7.91 kcal/mol, lo que indica una afinidad significativa hacia este herbicida. Esta interacción se vio favorecida por la presencia de un grupo amida terciaria cíclica en ATZ, capaz de formar enlaces por puente de hidrógeno con residuos clave del sitio catalítico T1, particularmente con Asn208. El análisis estructural con Allosite permitió identificar un único sitio potencialmente alostérico, ubicado en una región opuesta al sitio T1. Este presentó propiedades aromáticas y apolares, así como capacidad para establecer enlaces de hidrógeno con residuos como Gln33, Thr150 y Asn174. Su conservación promedio fue del 36%, con un ΔΔG medio de 2.1 kcal/mol, lo que indica una moderada sensibilidad estructural ante mutaciones puntuales. Adicionalmente, FTMap reveló la existencia de cinco sitios potenciales de unión. Uno fue coincidente con el sitio alostérico identificado previamente, mientras que otro se superpuso con el sitio T1 . Los otros tres se localizaron en cavidades adicionales de la estructura, con niveles variables de conservación (20–47%) y estabilidad estructural (ΔΔG promedio 0.8–1.6 kcal/mol), sugiriendo una posible participación en procesos de unión alternativos. El análisis de sensibilidad a mutaciones evidenció que ciertos residuos en estos sitios presentan alta tolerancia estructural (ΔΔG bajo) y baja conservación evolutiva, lo que los posiciona como candidatos para futuras modificaciones dirigidas. Por otro lado, otros aminoácidos mostraron altos niveles de conservación y sensibilidad, sugiriendo un rol estructural clave. Estos resultados refuerzan la hipótesis de que la lacasa de P. brevispora BAFC 633 posee múltiples cavidades con capacidad de unión a ligandos, algunas con comportamiento potencial como sitios off-target o alostéricos. Su caracterización funcional es clave para orientar estrategias de ingeniería racional que optimicen la especificidad o versatilidad en la interacción con contaminantes emergentes como la atrazina.