Investigación

Proyectos de Investigación

1. Reconocimiento de glicosaminoglicanos por proteínas.

Responsables: Pedro M. Nieto Mesa, José Luis de Paz

El objetivo de este proyecto es avanzar en el conocimiento del papel de los glicosaminoglicanos (GAG) como señales en procesos biológicos a través de fenómenos de reconocimiento molecular. Para ello se propone el estudio de modelos de interacción simplificados GAG-Proteína. Se pretende estudiar la interacción de GAG con FGFs (Factores de Crecimiento para Fibroblastos) empleando una librería de fragmentos de heparina y sulfato de heparano sintetizada en el Laboratorio que permita deconvolucionar los requerimientos estructurales de la interacción. Esta aproximación requiere combinar: la síntesis, el estudio estructural por RMN y cálculos de los GAG y de los complejos carbohidrato – proteína.

Por otro lado, partiendo de la experiencia del grupo en el campo se plantea la exploración de actividades regulatorias intracelulares de GAG basada en la hipótesis de que los GAGs intervienen en procesos relacionados con la regulación de ácidos nucleicos. Combinaremos dos líneas de trabajo:

A. Desarrollo de nuevas estrategias sintéticas más eficaces para la preparación de oligosacáridos tipo GAG. Esencialmente nos centraremos en la síntesis asistida por soportes poliméricos, que pretende facilitar la preparación de carbohidratos puros de estructura controlada. Consideraremos como primer objetivo la síntesis de oligosacáridos de ácido hialurónico y sulfato de condroitina.

B. Estudio de las bases que controlan la estructura de los GAG y su papel en la interacción con proteínas de reconocimiento de ácidos nucleicos (NFAT, NFκB, KSRP, HuR y TIA-1) de estructura y actividad conocida, utilizando con herramienta básica la RMN.

2.-Estructura tridimensional de Carbohidratos y Complejos con sus Receptores: Resonancia Magnética Nuclear y Modelización Molecular

Responsables: Pedro M Nieto Mesa, Jesús Angulo Alvarez

      

Una de las técnicas estructurales más poderosas y versátiles es la Resonancia Magnética Nuclear (RMN), en especial cuando se combina con cálculos de Mecánica o Dinámica Molecular. Este laboratorio está especializado en el estudio de los fenómenos de reconocimiento molecular a nivel atómico empleando esta poderosa combinación. Concretamente, en el caso del reconocimiento molecular transitorio, se emplean las técnicas de NOE transferido, STD (Saturation Transfered Difference Spectrocopy) y su versión cuantitativa

Enumeramos una lista de proyectos en los que se emplea esta estrategia.

  • Interacciones de oligosacáridos conteniendo secuencias naturales o miméticos de ellos con proteínas receptoras de relevancia en procesos de infección por VIH
  • Desarrollo de metodologías de RMN para la observación de interacciones entre glicosistemas multivalentes (p.ej., nanopartículas funcionalizadas), con ligandos monovalentes, enfocado al estudio de interacciones carbohidrato-carbohidrato y carbohidrato-aromático.
  • Desarrollo de metodologías cuantitativas basadas en RMN de observación de ligando, para la caracterización de modos múltiples de asociación ligando-receptor, procesos típicos en interacciones débiles proteína-carbohidrato.
  • Desarrollo de metodologías cuantitativas basadas en RMN de observación de ligando, para la determinación precisa de afinidades ligando-receptor.
  • Aplicación de la espectroscopia RMN a la caracterización del reconocimiento molecular de coenzimas (interacciones con substratos de Ferredoxinas NADP+ reductasas).
  • RMN de Nanotubos Funcionalizados. En este proyecto se ha demostrado la utilidad de la técnica de HR-MAS para la caracterización de nanotubos funcionalizados solubles.

3. Sistemas multivalentes de carbohidratos. Aplicaciones como inhibidores de la infección de patógenos y en la modulación de la respuesta inmune.

Responsable: F. Javier Rojo

            

Este proyecto de investigación trata por una parte de desarrollar sistemas multivalentes de carbohidratos, fundamentalmente con estructura dendrimérica, capaces de bloquear un receptor de entrada de patógenos (DC-SIGN) en los primeras etapas del proceso infectivo. De esta forma, estos sistemas competirían con los patógenos por dicho receptor, evitando el proceso de infección. Por otro lado, la conjugación de estos sistemas glicodendríticos con péptidos inmunogénicos puede dar lugar a sistemas capaces de ser internalizados en células presentadoras de antígenos como las Células Dendríticas de forma receptor-dependiente (a través de los carbohidratos presentes en dichos sistemas) para activar dichas células y provocar una respuesta inmune frente al correspondiente péptido. Estos sistemas glicodendripeptídicos podrían ser utilizados como herramientas para entender a nivel molecular, cómo se puede modular la respuesta inmune en función del carbohidrato seleccionado al interaccionar con un receptor dando lugar a un proceso de señalización específico. Por tanto, estos sistemas se podrían emplear en la generación de vacunas con aplicaciones en inmunoterapia de cáncer y de diferentes procesos de infección.

En concreto, y dentro de este proyecto, en nuestro laboratorio se desarrollan las siguientes estrategias:

  • Síntesis de dendrímeros y dendrones con diferente estructura y funcionalización para la conjugación de moléculas de interés biológico: carbohidratos, péptidos, etc.
  • Preparación de carbohidratos convenientemente funcionalizados para permitir una presentación multivalente de dichos ligandos
  • Métodos sintéticos de conjugación de biomoléculas sobre soportes dendriméricos.

4. Conjugados Oligonucleótido-Carbohidrato. Reconocimiento molecular y aplicaciones en terapia génica.

Responsable: Juan C. Morales

                  

El principal objetivo de este proyecto es ahondar en el conocimiento de los procesos de reconocimiento molecular de biopolímeros, en concreto aquellos que tienen que ver con carbohidratos y oligonucleótidos (DNA o RNA). Nuestra aproximación emplea conjugados oligonucleótido-carbohidrato (COC’s) que permiten estudiar interacciones de apilamiento, de tipo carbohidrato-aromático y carbohidrato-DNA, y explorar nuevas estructuras y foldámeros de DNA o RNA que incorporen carbohidratos. Por último, se aborda la posible aplicación de los COC’s en terapia génica, ya que éstos podrían utilizar receptores de carbohidrato de la membrana celular como puerta de entrada para los DNA o RNA inhibidores conjugados a éstos.

5. Antioxidantes fenólicos glicosilados: aplicaciones alimentarias y terapéuticas.

Responsable: Juan C. Morales

En los alimentos existen numerosos productos naturales de estructura fenólica que son potentes antioxidantes. Estos compuestos se degradan rápidamente en matrices alimentarias y también se metabolizan muy rápido en el organismo. El objetivo de este proyecto es modificar químicamente estos antioxidantes fenólicos para mejorar sus propiedades como antioxidantes alimentarios y potenciar su actividad biológica facilitando su uso como fármacos. Las modificaciones químicas utilizadas son de base glicosídica o lipídica. Estos grupos bloquean las posiciones degradables del antioxidante fenólico y a su vez cambian sus propiedades físico-químicas.

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