[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.

[es] Los efectos beneficiosos que los oligosacáridos de la leche materna (OLM) confieren a la salud de los lactantes se han estudiado durante años. Estos oligosacáridos proporcionan una barrera protectora y un soporte nutritivo esenciales, a los que, los niños que no toman leche materna no tienen acceso. La leche humana se considerada única respecto al resto de leches de mamíferos en cuanto a cantidad y complejidad de oligosacáridos. Actualmente, se han identificado más de 130 estructuras químicas diferentes de OLM, y no se dispone de ningún recurso natural que proporcione acceso a estas estructuras tan complejas y en cantidad suficiente. Del mismo modo, la síntesis química es complicada debido a la estructura tan compleja y diversa que presentan los OLM, y por el momento, la síntesis en gran escala no ha sido posible. La síntesis enzimática, en cambio, se presenta como una herramienta alternativa de síntesis de éstas moléculas complejas dado que, en la naturaleza las enzimas son las responsables de formar enlaces glicosídicos entre carbohidratos con alta regio- y estereoselectividad. El objetivo de esta tesis es evaluar el uso del enzima Lacto-N-biosidase de Bifidobacterium bifidum (LnbB) como un biocatalizador eficiente desde dos perspectivas diferentes: i) el estudio estructural-funcional de LnbB y ii) la generación de biocatalizadores capaces de sintetizar el oligosacárido de interés (lacto-N-tetraosa) mediante ingeniería de proteínas en el enzima LnbB. En esta tesis, hemos analizado la organización de los dominios de enzimas GH20, y, en consecuencia, hemos definido dos modelos de arquitecturas de dominio. El Modelo A contiene al menos dos dominios, un dominio GH20b no catalítico y el GH20 catalítico, que siempre se presenta acompañado de una α-hélice extra. Por el contrario, el Modelo B consiste únicamente en el dominio catalítico GH20. Mediante la expresión de diferentes formas truncadas de LnbB, hemos descrito los requerimientos estructurales para la funcionalidad de las enzimas GH20, y en particular para LnbB, de modo que se obtenga la unidad funcional mínima que conserve la actividad enzimática. Respecto a la síntesis de la lacto-N-tetraosa usando como biocatalizador nuevas proteínas de LnbB obtenidas mediante ingeniería, hemos contemplado dos estrategias enzimáticas diferentes. En primer lugar, la estrategia de glicosintasa, en la que el enzima (un mutante en el residuo asistente) es capaz de transferir el correspondiente dador activado (azúcar sintético derivado de oxazolina) a un aceptor, sin hidrólisis del producto. En segundo lugar, la estrategia de transglicosilación mejorada, en la que, una nueva generación de mutantes en los sitios de unión al aceptor serán capaces de acomodar de manera más favorable un aceptor de azúcar en lugar de una molécula de agua, y de este modo, aumentar la actividad de transglicosilación.