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ANALES
RANF

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reconstrucción ancestral de una ß-lactamasa y comparativa con
sus homólogos actuales

ancestral reconstruction of a ß-lactamase and comparison with
its extant proteins

Gonzalo Fernández Balaguer, Carmen del Águila, Carolina Hurtado Marcos y Rubén Agudo Torres
Facultad de Farmacia; Universidad San Pablo CEU

corresponding author: gonzalofernandezbalaguer@gmail.com

ARTÍCULO

RESUMEN Palabras Clave:
Las ß-lactamasas son proteínas de origen bacteriano que se caracterizan por hidrolizar los antibióticos ß-lactá-
micos, confiriendo resistencia microbiana ante estos. son una familia heterogénea de proteínas muy relevantes Antibióticos betalactámicos
desde el punto de vista sanitario debido a la facilidad que presentan para adquirir resistencia a nuevos fármacos Resistencia a antibióticos
por su alta capacidad de evolución. Reconstrucción ancestral de proteínas
La evolución in vitro de estas proteínas ha servido, no solo para desarrollar su caracterización y mejorar su co- Beta-lactamasas de espectro extendido
nocimiento, sino como una nueva línea de investigación que permite identificar de manera predictiva residuos
implicados en la adquisición de resistencia frente antibióticos. Keywords:
Al mismo tiempo, el método de reconstrucción ancestral de proteínas se ha revelado como una herramienta no-
vedosa y útil para comprender la evolución de las ß- lactamasas y entender algunas de sus características como Betalacmics
es su promiscuidad. Antbiotic resistance
en este trabajo, se ha realizado un estudio de ß-lactamasas ancestrales reconstruidas a partir de la filogenia de Ancestral protein reconstruction
ß-lactamasas existentes de clase A. De las cuatro proteínas ancestrales estudiadas, se ha obtenido una que es Extended spectrum
funcional y se ha comparado su actividad hidrolítica con la de cuatro de sus homólogos actuales frente a ocho Beta-lactamases
fármacos ß-lactámicos. se ha comprobado que esta proteína ancestral tiene una actividad frente a
antibióticos más generalista que cualquier de las proteínas actuales estudiadas. Además, la proteína ancestral
activa mostró más resistencia frente a uno de los fármacos utilizados que el resto de ß-lactamasas existentes. Fi-
nalmente se han discutido estos resultados y a partir de ellos se argumenta por qué las secuencias ancestrales re-
construidas pueden ser un punto de partida muy atractivo a la hora de realizar evolución dirigida de proteínas
para la obtención de proteínas de interés biotecnológico.
AbstrAct
The ß-lactamases are proteins of bacterial origin that are characterized by hydrolyzing antibiotics ß-lactams,
conferring microbial resistance against them. They are a heterogeneous family of proteins very relevant from a
health point of view due to the ease they present to acquire resistance to new drugs due to their high capacity for
evolution.
The in vitro evolution of these proteins has served not only to develop their characterization and improve their
knowledge, but as a new line of research that allows to predictively identify residues involved in the acquisition
of antibiotic resistance.
At the same time, the method of ancestral protein reconstruction has been revealed as a novel and useful tool to
understand the evolution of ß-lactamases and understand some of their characteristics such as their promiscuity.
In this work, a study of ancestral ß-lactamases reconstructed from the phylogeny of existing class A ß-lactamases
has been carried out. Of the four ancestral proteins studied, one has been obtained that is functional and has
compared its hydrolytic activity with that of four of its current counterparts against eight ß-lactam drugs. This
ancestral protein has been shown to have a more generalistic antibiotic activity than any of the current proteins
studied. In addition, the active ancestral protein showed more resistance to one of the drugs used than the rest
of ß-lactamases existing. Finally these results have been discussed and from them it is argued why reconstructed
ancestral sequences can be a very attractive starting point when it comes to direct evolution of proteins for
obtaining proteins of biotechnological interest.

Reconstrucción ancestral de una b-lactamasa y comparativa 155

con sus homólogos actuales

Gonzalo Fernández Balaguer, Carmen Del Águila, Carolina Hurtado Marcos Y Rubén Agudo Torres
An. Real Acad. Farm. Vol. 87. Nº 2 (2021) · pp. 155 - 170