El grupo de Interacciones Biomoleculares y Glicobiología Estructural (BISG), ubicado en el Instituto de Investigaciones Químicas (IIQ-CSIC/Universidad de Sevilla), investiga la química del reconocimiento biomolecular con la misión de facilitar la comprensión a resolución atómica de interacciones biomoleculares y biomateriales biológicamente relevantes desde perspectivas estructurales y dinámicas.
El grupo se especializa en el diseño molecular racional de nuevos ligandos—abarcando tanto inhibidores como activadores—dirigidos a proteínas de relevancia biológica a través del desarrollo de una plataforma integrada que combina metodologías experimentales y computacionales de vanguardia. Una parte central de esta misión lo constituyen las técnicas pioneras de espectroscopia de resonancia magnética nuclear (RMN) avanzada y enfoques de modelado molecular que permiten la caracterización rápida de complejos proteína-ligando débiles, relaciones estructura-actividad, y la orientación de ligandos bioactivos en sitios de unión a proteínas.
El laboratorio ha desarrollado tecnologías transformadoras incluyendo la determinación de afinidad basada en RMN de diferencia de transferencia de saturación (STD), el método DEEP-STD NMR para la orientación de ligandos, las plataformas de software RedMat y RedDat para acelerar la validación de complejos 3D y el mapeo de los epítopos de unión, y el método para ranking ultrarrápido de ligandos SHARPER RMN para la priorización rápida de las afinidades de ligandos—herramientas que mejoran significativamente la eficiencia de programas de descubrimiento de fármacos basados en fragmentos y guiados por estructura. Un énfasis investigador distintivo se centra en sistemas basados en carbohidratos y glicanos, abarcando glicosaminoglicanos, glicomiméticos, e interacciones de glicoproteínas, con aplicaciones que se extienden desde el reconocimiento de receptores inmunológicos y terapias antimicrobianas hasta mecanismos de infección patógena y catálisis enzimática.
Impulsado por importantes colaboraciones internacionales y el reconocimiento evidente en publicaciones en revistas como Journal of the American Chemical Society, Angewandte Chemie, Nature Communications, y Nature Microbiology, entre otras, combinado con la experiencia en RMN asistida por aprendizaje automático para la caracterización de interacciones proteína-ligando, el grupo BISG lleva a cabo el desarrollo de un conjunto integral de herramientas experimentales y computacionales para avanzar en el diseño molecular y acelerar el camino desde el concepto hasta candidatos terapéuticos validados.
Principiales áreas de investigación
- Química estructural de interacciones débiles asistida por técnicas de RMN y computación avanzadas para el diseño molecular de nuevas entidades moleculares bioactivas.
- Desarrollo de metodologías de RMN de vanguardia basadas en técnicas de observación de ligando, y nuevas aproximaciones computacionales para la validación de estructuras 3D de complejos proteína-ligando de interés bio- y farmacológico.
- Inteligencia Artificial para la aceleración y optimización de farmacóforos en el diseño de nuevos medicamentos por espectroscopía STD NMR
- Química estructural para el diseño molecular de inhibidores de factores de virulencia bacterianos.
- Química estructural para el diseño molecular de inhibidores de enzimas glicosiltransferasas implicadas en cáncer para acelerar el diseño de terapéuticas de precisión.
- Bases estructurales del papel de glicanos en la infección por norovirus, hacia nuevas terapias basadas en miméticos de oligosacáridos de la leche humana (HMOs)
Pablo Valverde Sánchez
Postdoctoral senior
Adelyn María Betances Mora
Predoctoral EU
Gabriel Rocha Domínguez
Predoctoral FPI
Henry Noah Flatau
Predoctoral EU
Cristina Mora Cordero
Técnica de laboratorio
- J. C. Muñoz-García,* F. G. Moscoso, E. M. Sánchez-Fernández, J. Santos, J. Angulo, C. Carrillo-Carrión*. Insights into the Controlled Formation of Zr-Based Metal–Organic Gels: Linking Macroscopic Properties with Molecular Information from Solution State NMR.Angewandte Chemie International Edition (2026), e20987. https://doi.org/10.1002/anie.202520987
- J. Ramírez-Cárdenas, V. Taleb, V. Calvaresi, W.B. Struwe, S. El Qaidi, C. Zhu, K. Hasan, Y. Zhang, P.R. Hardwidge, B. Veloz, J.C. Muñoz-García, R. Hurtado-Guerrero, J. Angulo, STD NMR Epitope Perturbation by Mutation Unveils the Mechanism of YM155 as an Arginine-Glycosyltransferases Inhibitor Effective in Treating Enteropathogenic Diseases. JACS Au 5 (2025) 1279–1288. https://doi.org/10.1021/jacsau.4c01140.
- R. Nepravishta, J.C. Munoz-Garcia, K. Cameron, J. Angulo, D. Uhrin, Fast and Reliable NMR-Based Fragment Scoring for Drug Discovery. Journal of the American Chemical Society 147 (2025) 40296–40304. https://doi.org/10.1021/jacs.5c11092.
- S. Monaco, J. Browne, M. Wallace, J. Angulo, L. Stokes, On-Cell Saturation Transfer Difference NMR Spectroscopy on Ion Channels: Characterizing Negative Allosteric Modulator Binding Interactions of P2X7. Journal of the American Chemical Society 147 (2025) 32400–32411. https://doi.org/10.1021/jacs.5c02985.
- G. Rocha, J. Ramírez-Cárdenas, M.C. Padilla-Pérez, S. Walpole, R. Nepravishta, M.I. García-Moreno, E.M. Sánchez-Fernández, C. Ortiz Mellet, J. Angulo, J.C. Muñoz-García, Speeding-up the Determination of Protein–Ligand Affinities by STD NMR: The Reduced Data Set STD NMR Approach (rd-STD NMR) Analytical Chemistry 96 (2024) 615–619. https://doi.org/10.1021/acs.analchem.3c03980.
- R. Nepravishta, J. Ramírez-Cárdenas, G. Rocha, S. Walpole, T. Hicks, S. Monaco, J.C. Muñoz-García, J. Angulo, Fast Quantitative Validation of 3D Models of Low-Affinity Protein–Ligand Complexes by STD NMR Spectroscopy. Journal of Medicinal Chemistry 67 (2024) 10025–10034. https://doi.org/10.1021/acs.jmedchem.4c00204.
- A. Silva-Díaz, J. Ramírez-Cárdenas, J.C. Muñoz-García, M.C. de la Fuente, M. Thépaut, F. Fieschi, J. Ramos-Soriano, J. Angulo, J. Rojo, Fluorinated Man9 as a High Mannose Mimetic to Unravel Its Recognition by DC-SIGN Using NMR. Journal of the American Chemical Society 145 (2023) 26009–26015. https://doi.org/10.1021/jacs.3c06204.
- S. Monaco, J. Angulo, M. Wallace, Imaging Saturation Transfer Difference (STD) NMR: Affinity and Specificity of Protein–Ligand Interactions from a Single NMR Sample. Journal of the American Chemical Society 145 (2023) 16391–16397 https://doi.org/10.1021/jacs.3c02218.
- K. Malec, S. Monaco, I. Delso, J. Nestorowicz, M. Kozakiewicz-Latała, B. Karolewicz, Y.Z. Khimyak, J. Angulo, K.P. Nartowski, Unravelling the mechanisms of drugs partitioning phenomena in micellar systems via NMR spectroscopy. Journal of Colloid and Interface Science 638 (2023) 135–148. https://doi.org/10.1016/j.jcis.2023.01.063.
- V. Gabrielli, A. Kuraite, M.A. da Silva, K.J. Edler, J. Angulo, R. Nepravishta, J.C. Muñoz–García, Y.Z. Khimyak, Spin diffusion transfer difference (SDTD) NMR: An advanced method for the characterisation of water structuration within particle networks Journal of Colloid and Interface Science 594 (2021) 217–227. https://doi.org/10.1016/j.jcis.2021.02.094.
- S. Monaco, L.E. Tailford, N. Juge, J. Angulo, Differential Epitope Mapping by STD NMR Spectroscopy To Reveal the Nature of Protein–Ligand Contacts, Angewandte Chemie International Edition 56 (2017) 15289–15293. https://doi.org/10.1002/anie.201707682
- J.B. Park, Y.H. Kim, Y. Yoo, J. Kim, S.-H. Jun, J.W. Cho, S. El Qaidi, S. Walpole, S. Monaco, A.A. García-García, M. Wu, M.P. Hays, R. Hurtado-Guerrero, J. Angulo, P.R. Hardwidge, J.-S. Shin, H.-S. Cho, Structural basis for arginine glycosylation of host substrates by bacterial effector proteins, Nature Communications 9 (2018) 4283. https://doi.org/10.1038/s41467-018-06680-6
GlyCanDrug: A training network on the design of precision therapeutics that target key glycan motifs implicated in cancer
Proyecto 101119601 HORIZON-MSCA-2022-DN-01 financiado por:
Grant agreement ID: 101119601
Entidad: European Commission (251.971,00€)
PI: Jesús Angulo
Vigencia: 2023-2027
GlycoNoVi: Understanding the Role of Glycans in Human Norovirus Infection: a Key to Unlock New Therapies
Proyecto 101072717 HORIZON-MSCA-2021-DN-01 financiado por:
Grant agreement ID: 101072717
Entidad: European Commission (251.971,00€)
PI: Jesús Angulo
Vigencia: 2023-2026
Learning to Design Sweet Renewable Hydrogels – Development of Experimental Protocols and Deep Learning Models to Decode Complex Structure-Function Relationships (Sweet2Gel)
Proyecto HRZ-MSCA-2021-PF-01-101064251 financiado por:
Grant agreement ID:101064251
Entidad: European Union, HORIZON-MSCA-2021-PF-01 (181.152,96€)
PI: Jesús Angulo (MSCA-PF Researcher: Juan Carlos Muñoz García)
Vigencia: 2022 – 2023
Machine Learning for Low Affinities — Towards Accelerating the Generation of NMR-validated Protein-Fragment Complexes and Glycomaterials Design
Proyecto DGP_EMEC_2023_00169 financiado por:
Referencia: DGP_EMEC_2023_00169
Entidad: Junta de Andalucía: Programa de Captación de Talento EMERGIA (235.340€)
PI: Dr. Juan C. Muñoz-García
Vigencia: 2025 – 2029
Machine Learning for the Acceleration and Optimization of Pharmacophores for the Design of New Medicines by STD NMR
Proyecto MMT24-IIQ-01 financiado por:
Referencia: MMT24-IIQ-01
Entidad: Programa Momentum-CSIC. Ministerio de Ciencia e Innovación/Ministerio para la Transformación digital y de la Función Pública (370.516,78€)
PI: Jesús Angulo
Vigencia: 2024 – 2028
Química estructural de interacciones biomol. débiles: STD NMR, Mutation Screening y Machine Learning para acceder al colectivo dinámico 3D. Inhibición de glicosiltransferasas
Proyecto PID2022-142879NB-I00 financiado por:
Referencia: PID2022-142879NB-I00
Entidad: Ministerio de Ciencia e Innovación/Agencia Estatal de Investigación (212.500,00 € + PhD contract)
PI: Jesus Angulo.
Vigencia: 2023 – 2026
A 19F-Protein and 1H-Ligand NMR toolkit to design inhibitors of bacterial virulence effectors
Proyecto PY20_01176 financiado por:
Referencia: PY20_01176
Entidad: Junta de Andalucía. Subvenciones a proyectos de I+D+i universidades y entidades públicas de investigación (90.000,00€)
PI: Jesús Angulo
Vigencia: 2020 – 2022
Nuevas Herramientas STD NMR para obtener Estructuras 3D de Complejos Proteina-Ligando Débiles: Aplicación a Interacciones Proteína-Carbohidrato Biológicamente Relevantes
Proyecto PID2019-109395GB-I00 financiado por:
Referencia: PID2019-109395GB-I00
Entidad: Ministerio de Ciencia e Innovación/Agencia Estatal de Investigación, Plan Estatal de Investigación Científica y Técnica y de Innovación 2017-2020 (102.850,00€ + PhD contract)
PI: Jesús Angulo
Vigencia: 2020-2023