Diseño y síntesis de inhibidores de transglicosilasas fúngicas

Resumen

La pared celular de los hongos es una estructura fundamental para su viabilidad. Está formada por distintos tipos de carbohidratos, fundamentalmente polímeros de glucosa unidos mediante enlace β(1-3). Hay varias enzimas encargadas del metabolismo de los polisacáridos que forman la pared celular. Algunas son dianas de fármacos antifúngicos pero, a día de hoy, la mayor parte de los medicamentos disponibles son poco específicos o han hecho que los hongos desarrollen resistencia. Esto lleva a que todavía haya casos graves de infecciones fúngicas que matan a casi dos millones de personas cada año. Es necesario diseñar y sintetizar nuevos fármacos antifúngicos más específicos y eficaces. Una de las familias de enzimas más importantes en el mantenimiento de la pared celular es la de las transglicosilasas. Llevan a cabo una función combinada de hidrólisis y transferencia de β(1-3)-oligosacáridos, lo que permite a la célula regular la flexibilidad de la pared celular. En distintos géneros de hongos, las transglicosilasas de membrana presentan grandes similitudes entre sí, como por ejemplo la familia Gas en Saccharomyces cerevisiae (no patógeno), la familia Gel de Aspergillus fumigatus y las familias Phr y Pga de Candida albicans. Actualmente sólo se conoce la estructura cristalográfica de una de ellas: Saccharomyces cerevisiae Gas2 (ScGas2), enzima que se usará como modelo para diseñar nuevos fungicidas enfocados a tratar infecciones de Aspergillus y Candida. A partir de la estructura cristalográfica de ScGas2 y con la ayuda de cálculos computacionales de docking molecular se diseñará una biblioteca de ligandos potenciales que puedan actuar como inhibidores del enzima. Resultados previos del grupo de investigación nos permitieron determinar algunos de los puntos de interacción, así como los componentes mínimos que deberían tener los compuestos para que exista una afinidad por parte del enzima. Entre ellos destaca una cadena de laminaritriosa (es decir, tres residuos de glucosa) unida a un residuo aromático separado por un espaciador con una longitud mínima es de 6 átomos. Para la obtención de los ligandos propuestos, se procederá a la síntesis y funcionalización de β(1-3)-oligosacáridos de diferente longitud a partir de β(1-3)-polisacáridos disponibles de manera comercial. Del mismo modo, se preparará una biblioteca de alquinos y azidas con una gran variedad de restos orgánicos (R) alifáticos, aromáticos, heteroaromáticos o iónicos; que podrán situarse en los entornos hidrofóbico y aniónico presentes en el sitio activo. La unión de los fragmentos se llevará a cabo mediantes reacciones de click chemistry, conocidas por su versatilidad, su selectividad y su eficacia en el campo de la química de azúcares. Una vez realizada la síntesis de una amplia biblioteca de ligandos se realizarán estudios biológicos para comprobar su efectividad. Se estudiarán mediante diversas técnicas, entre las que cabe destacar: (i) STD-NMR Esta técnica nos permite evaluar la interacción ligando-proteína en disolución y las zonas del ligando que interaccionan más fuertemente con la proteína. (ii) Medidas de IC50. Se determinará el poder inhibitorio de los ligandos sintetizados mediante la monitorización de la reacción enzimática. Será además necesario el diseño y optimización de la metodología para medir el avance de la reacción. (iii) Cristalografía de Rayos X. En colaboración con el grupo del Dr. R. Hurtado-Guerrero, se intentarán obtener cristales con los complejos de ScGas2 con los ligandos con mejores interacciones utilizando técnicas de soaking.