Análisis proteómico in silico en la ruta de flavonoides del cacao ecuatoriano (Theobroma Cacao)

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Date

2025-07

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Universidad Técnica de Ambato. Facultad de Ciencia e Ingeniería en Alimentos y Biotecnología. Carrera de Biotecnología

Abstract

This study presents an in silico proteomic analysis of the flavonoid biosynthesis pathway in Theobroma cacao, focusing on the key enzymes involved in this process. Flavonoids are bioactive compounds in cacao that offer various health benefits, such as antioxidant, anti-inflammatory, and cardioprotective properties. The objective of this research is to understand the genetic and functional roles of enzymes such as Chalcone Synthase (CHS), Trans-cinnamate-4-monooxygenase (C4H), and Chalcone Isomerase (CHI) in the flavonoid biosynthetic pathway. Using bioinformatics tools like KEGG, UniProt, and STRING, enzyme sequences were identified, aligned, and analyzed for homology and protein-protein interactions. The research also utilized molecular modeling tools like AlphaFold to predict the 3D structures of these enzymes and AutoDock for docking simulations, aiming to identify potential enzyme-ligand interactions that could enhance flavonoid production. The study found that CHS, C4H, and CHI play critical roles in the conversion of precursor molecules into flavonoids and contribute to the antioxidant properties of cacao. Additionally, protein transmembrane prediction revealed specific regions involved in enzyme localization within cellular membranes. These findings provide insights into the biosynthesis of flavonoids in cacao, offering potential biotechnological applications for improving the production of bioactive compounds in cacao plants. The research contributes to the broader goal of optimizing cacao cultivation for higher nutritional value and health benefits, with implications for both agricultural practices and the food industry.

Description

Este estudio presenta un análisis proteómico in silico de la ruta de biosíntesis de flavonoides en Theobroma cacao, centrado en las principales enzimas involucradas en este proceso. Los flavonoides son compuestos bioactivos en el cacao que ofrecen diversos beneficios para la salud, como propiedades antioxidantes, antiinflamatorias y cardioprotectoras. El objetivo de esta investigación es entender los roles genéticos y funcionales de enzimas como la Chalcona Sintasa (CHS), la Trans-cinnamate-4-monooxigenasa (C4H) y la Chalcona Isomerasa (CHI) en la biosíntesis de flavonoides. Utilizando herramientas bioinformáticas como KEGG, UniProt y STRING, se identificaron las secuencias de las enzimas, se alinearon y se analizaron en busca de homología e interacciones proteína-proteína. La investigación utilizó herramientas de modelado molecular como AlphaFold para predecir las estructuras tridimensionales de estas enzimas y AutoDock para simulaciones de acoplamiento, con el objetivo de identificar posibles interacciones enzima-ligando que puedan mejorar la producción de flavonoides. Se encontró que las enzimas CHS, C4H y CHI juegan roles fundamentales en la conversión de moléculas precursoras en flavonoides y contribuyen a las propiedades antioxidantes del cacao. Además, la predicción de transmembranas de proteínas reveló regiones específicas involucradas en la localización en las membranas celulares. Estos hallazgos ofrecen información valiosa sobre la biosíntesis de flavonoides en el cacao, con aplicaciones biotecnológicas para mejorar la producción de compuestos bioactivos en las plantas de cacao. La investigación contribuye al objetivo más amplio de optimizar el cultivo de cacao para un mayor valor nutricional y beneficios para la salud, con implicaciones para las prácticas agrícolas y la industria alimentaria.

Keywords

BIOTECNOLOGÍA AGRÍCOLA, BIOINFORMÁTICA, BIOLOGÍA COMPUTACIONAL, COMPUESTOS BIOACTIVOS, ENZIMAS, FLAVONIODES, CACAO

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