[ca] Els efectes beneficiosos que els oligosacàrids de la llet materna (OLM) confereixen a la salut dels lactants s'ha estudiat durant anys. Aquests oligosacàrids proporcionen una barrera protectora i un suport nutritiu essencials, als quals no tenen accés els nens que no prenen llet materna. La llet humana és considerada única respecte a la resta de llets de mamífers pel que fa a la quantitat i la complexitat d'oligosacàrids. Actualment, s'han identificat més de 130 estructures químiques diferents de OLM, i no es disposa de cap recurs natural que proporcioni accés a aquestes estructures tan complexes i a bastament. De la mateixa manera, la síntesi química és complicada a causa de l'estructura tan complexa i diversa que presenten els OLM, i de moment, la síntesi en gran escala no ha estat possible. La síntesi enzimàtica, en canvi, es presenta com una eina alternativa de síntesi d'aquestes molècules complexes atès que, en la naturalesa els enzims són els responsables de formar enllaços glicosídics entre carbohidrats amb alta regio- i estereoselectivitat. L'objectiu d'aquesta tesi és avaluar l'ús de l'enzim Lacto-N-biosidasa de Bifidobacterium bifidum (LnbB) com un biocatalizador eficient des de dues perspectives diferents: i) l'estudi estructural-funcional de LnbB i ii) la generació de biocatalizadors capaços de sintetitzar l'oligosacàrid d'interès (lacto-N-tetraosa) mitjançant enginyeria de proteïnes en l'enzim LnbB. En aquesta tesi, hem analitzat l'organització dels dominis dels enzims de la família GH20, i, en conseqüència, hem definit dos models d'arquitectures. El Model A conté almenys dos dominis, un domini GH20b no catalític i el GH20 catalític, que sempre es presenta acompanyat d'una α-hèlix extra. En canvi, el Model B consisteix únicament en el domini catalític GH20. Mitjançant l'expressió de diferents formes truncades de LnbB, hem descrit els requeriments estructurals per a la funcionalitat dels enzims GH20, i en particular per LnbB, per tal d'obtenir la unitat funcional mínima que conservi l'activitat enzimàtica. Respecte a la síntesi de la lacto-N-tetraosa usant com a biocatalizador noves proteïnes de LnbB obtingudes mitjançant enginyeria de proteïnes, hem contemplat dues estratègies enzimàtiques diferents. En primer lloc, l'estratègia de glicosintasa, en la qual l'enzim (amb mutació en el residu assistent) és capaç de transferir el corresponent donador activat (sucre sintètic derivat d'oxazolina) a un acceptor, sense hidròlisi del producte. En segon lloc, l'estratègia de transglicosilació millorada, en la qual, una nova generació de mutants en els llocs d'unió a l'acceptor seran capaços d'acomodar de manera més favorable un sucre en lloc d'una molècula d'aigua, i d'aquesta manera, augmentar l'activitat de transglicosilació.

[en] The potential health benefits of human milk oligosaccharides (HMO) have been studied for many years. It is well known that these oligosaccharides provide a protective barrier and nutritive support that infants with poor access to breast milk do not acquire in the first years of life. Human milk is considered to be unique among mammals in terms of the quantity and complexity of its oligosaccharides. To date, 130 chemical structures within HMO have been identified. No other natural resources provide access to these complex oligosaccharides in such large amounts, and until now, large scale synthesis of HMO has not been possible by any traditional organic chemistry methodology. Enzymatic synthesis is an alternative synthetic tool since enzymes can form the new glycosidic linkage between carbohydrates with high regio- and stereoselectivity. The objective of this thesis is to evaluate the use of Lacto-N-biosidase from Bifidobacterium bifidum (LnbB) as an efficient biocatalyst in the following two ways: i) the structural-functional study of LnbB and ii) protein engineering of LnbB to generate biocatalysts able to synthesize the target lacto-N-tetraose. Here, we have analysed the domain organization of GH20 enzymes, and accordingly, have defined two models of domain architectures. Model A, contains at least two domains, a non-catalytic GH20b domain, and the catalytic GH20 which is always accompanied with an extra α-helix. In contrast, Model B consists only of the catalytic GH20 domain. By expressing different truncated forms of LnbB, we have described the structural requirements for functionality of GH20 enzymes, and in particular for LnbB, to obtain a minimal functional unit that retains the enzymatic activity. With regard to the synthesis of lacto-N-tetraose using new engineered LnbB proteins as biocatalysts, we envisage two different enzymatic strategies. First, the glycosynthase strategy, in which the activated donor is the corresponding synthetic sugar oxazoline and the enzyme, a mutant on the assisting residue, is able to transfer the donor to an acceptor without hydrolysis of the product. Second, the enhanced transglycosidase strategy, in which, a new generation of mutants on the acceptor subsites of the enzyme will be able to more favourably accommodate a sugar acceptor instead of water, and thus, increase transglycosylation activity.