Biocatálisis aplicada. Las enzimas como herramientas útiles en síntesis orgánica

La Biocatálisis juega hoy en día un papel relevante en el diseño de procesos sostenibles para la preparación de moléculas orgánicas. El descubrimiento de la actividad enzimática en disolventes orgánicos, así como la posibilidad de modificar los biocatalizadores a través de métodos de inmovilización en su superficie, o bien su secuencia de aminoácidos mediante métodos de biología molecular, ha permitido el diseño de catalizadores robustos y atractivos para el sector industrial. Así, distintos biocatalizadores pueden trabajar en condiciones similares de reacción, lo que ha dado lugar al desarrollo de procesos concurrentes acortando rutas químicas existentes. Esto se ha traducido en el diseño de estrategias sintéticas más directas que transcurren con excelentes rendimientos y selectividades. La implementación de las biotransformaciones en empresas químicas multinacionales, así como la aparición de compañías biotecnológicas desde inicios del siglo XXI presenta hoy en día a las enzimas como herramientas útiles en procesos sintéticos

Elementos multimedia para el desarrollo de las prácticas de Biotecnología Farmacéutica II (BFII)a través del campus virtual. Evaluación mediante indicadores de calida

El objetivo general propuesto para este Proyecto de Innovación Docente (PID) fue desarrollar elementos multimedia para articular de manera clara y coherente las prácticas de Biotecnología Farmacéutica II (BFII, Asignatura de 4º curso de Grado en Farmacia) a través del campus virtual. De esta forma las prácticas se pueden desarrollar de manera autónoma dentro y fuera del aula, teniendo la supervisión y seguimiento de forma más o menos puntual del docente a través de una tutorización con apoyo tecnológico (clases y actividades presenciales y on-line)

Biocatalyzed Synthesis of Glycostructures with Anti-infective Activity

Molecules containing carbohydrate moieties play essential roles in fighting a variety of bacterial and viral infections. Consequently, the design of new carbohydrate-containing drugs or vaccines has attracted great attention in recent years as means to target several infectious diseases. Conventional methods to produce these compounds face numerous challenges because their current production technology is based on chemical synthesis, which often requires several steps and uses environmentally unfriendly reactants, contaminant solvents, and inefficient protocols. The search for sustainable processes such as the use of biocatalysts and eco-friendly solvents is of vital importance. Therefore, their use in a variety of reactions leading to the production of pharmaceuticals has increased exponentially in the last years, fueled by recent advances in protein engineering, enzyme directed evolution, combinatorial biosynthesis, immobilization techniques, and flow biocatalysis. In glycochemistry and glycobiology, enzymes belonging to the families of glycosidases, glycosyltransferases (Gtfs), lipases, and, in the case of nucleoside and nucleotide analogues, also nucleoside phosphorylases (NPs) are the preferred choices as catalysts. In this Account, on the basis of our expertise, we will discuss the recent biocatalytic and sustainable approaches that have been employed to synthesize carbohydrate-based drugs, ranging from antiviral nucleosides and nucleotides to antibiotics with antibacterial activity and glycoconjugates such as neoglycoproteins (glycovaccines, GCVs) and glycodendrimers that are considered as very promising tools against viral and bacterial infections. In the first section, we will report the use of NPs and N-deoxyribosyltransferases for the development of transglycosylation processes aimed at the synthesis of nucleoside analogues with antiviral activity. The use of deoxyribonucleoside kinases and hydrolases for the modification of the sugar moiety of nucleosides has been widely investigated. Next, we will describe the results obtained using enzymes for the chemoenzymatic synthesis of glycoconjugates such as GCVs and glycodendrimers with antibacterial and antiviral activity. In this context, the search for efficient enzymatic syntheses represents an excellent strategy to produce structure-defined antigenic or immunogenic oligosaccharide analogues with high purity. Lipases, glycosidases, and Gtfs have been used for their preparation. Interestingly, many authors have proposed the use Gtfs originating from the biosynthesis of natural glycosylated antibiotics such as glycopeptides, macrolides, and aminoglycosides. These have been used in the chemoenzymatic semisynthesis of novel antibiotic derivatives by modification of the sugar moiety linked to their complex scaffold. These contributions will be described in the last section of this review because of their relevance in the fight against the spreading phenomenon of antibiotic resistance. In this context, the pioneering in vivo synthesis of novel derivatives obtained by genetic manipulation of producer strains (combinatorial biosynthesis) will be shortly described as well. All of these strategies provide a useful and environmentally friendly synthetic toolbox. Likewise, the field represents an illustrative example of how biocatalysis can contribute to the sustainable development of complex glycan-based therapies and how problems derived from the integration of natural tools in synthetic pathways can be efficiently tackled to afford high yields and selectivity. The use of enzymatic synthesis is becoming a reality in the pharmaceutical industry and in drug discovery to rapidly afford collections of new antibacterial or antiviral molecules with improved specificity and better metabolic stability

Creación de un aula práctica de oficina de farmacia para la simulación de un entorno real de enseñanza para el futuro farmacéutico

El objetivo general de este proyecto es la puesta en marcha de un aula práctica de farmacia en la Facultad de Farmacia que simula una oficina de farmacia real con el fin de su utilización en la enseñanza y evaluación de las diferentes materias y prácticas que forman parte de las titulaciones impartidas. En esta aula se ha instalado el mobiliario que requiere una oficina de farmacia (Mostrador, estanterías, cajoneras, equipamiento informático, etc.). Además, se han instalado los programas informáticos (Software BOT Plus, Pharmatics, etc.) habitualmente utilizados en las oficinas de farmacia para su adecuada gestión. Esta instalación cuenta con todas las prestaciones de una farmacia absolutamente puntera. Desde el mobiliario y el acondicionamiento tanto del espacio como de los medicamentos y productos sanitarios que van a encontrar los estudiantes, hasta los sistemas de hardware y software informáticos para la optimización de la gestión farmacéutica. Además, se han instalado recursos docentes como son pupitres y sillas con ruedas, para facilitar la enseñanza práctica por grupos, y una pantalla táctil conectada mediante red WiFi para facilitar la docencia e interacción con los estudiantes. Con la puesta en marcha del aula práctica de oficina de farmacia se ha creado por primera vez en la Facultad de Farmacia un espacio eminentemente práctico asistencial, en el que el farmacéutico puede poner a prueba su destreza tal y como se hace en otras facultades de ciencias de la salud y respondiendo a la creciente demanda de la sociedad del papel del farmacéutico

Herramientas de Aprendizaje para el Diseño 3D de Estructuras y Procesos Químicos mediante Programas Informáticos Gratuitos/Libres

El objetivo propuesto en este proyecto de innovación docente fue el diseño, elaboración y evaluación de videos tutoriales on-line sobre el manejo de programas informáticos libres/gratuitos para el dibujo de moléculas químicas de interés farmacéutico, nomenclatura, cálculo de fórmulas y el diseño espacial de estructuras tridimensionales, que permitan que el alumno del Grado en Farmacia aprenda el manejo de programas siendo este un apoyo para la realización de su TFG y la defensa de mismo (Póster). Por otro lado, también se planteó el facilitar y animar a que los alumnos de cuarto y quinto curso del Grado en Farmacia presenten comunicaciones en el Congreso de Investigación para Estudiantes Pregraduados de Ciencias de la Salud celebrado todos los años en la UCM

Aprendizaje de las prácticas de laboratorio de Química Farmacéutica del Grado en Farmacia y Doble Grado en Farmacia y Nutrición a través del aula virtual

Depto. de Química en Ciencias FarmacéuticasFac. de FarmaciaFALSEsubmitte

Acceptor Specificity of β-N-Acetylhexosaminidase from Talaromyces flavus: A Rational Explanation

Fungal β-N-acetylhexosaminidases, though hydrolytic enzymes in vivo, are useful tools in the preparation of oligosaccharides of biological interest. The β-N-acetylhexosaminidase from Talaromyces flavus is remarkable in terms of its synthetic potential, broad substrate specificity, and tolerance to substrate modifications. It can be heterologously produced in Pichia pastoris in a high yield. The mutation of the Tyr470 residue to histidine greatly enhances its transglycosylation capability. The aim of this work was to identify the structural requirements of this model β-N-acetylhexosaminidase for its transglycosylation acceptors and formulate a structure–activity relationship study. Enzymatic reactions were performed using an activated glycosyl donor, 4-nitrophenyl N-acetyl-β-d-glucosaminide or 4-nitrophenyl N-acetyl-β-d-galactosaminide, and a panel of glycosyl acceptors of varying structural features (N-acetylglucosamine, glucose, N-acetylgalactosamine, galactose, N-acetylmuramic acid, and glucuronic acid). The transglycosylation products were isolated and structurally characterized. The C-2 N-acetamido group in the acceptor molecule was found to be essential for recognition by the enzyme. The presence of the C-2 hydroxyl moiety strongly hindered the normal course of transglycosylation, yielding unique non-reducing disaccharides in a low yield. Moreover, whereas the gluco-configuration at C-4 steered the glycosylation into the β(1-4) position, the galacto-acceptor afforded a β(1-6) glycosidic linkage. The Y470H mutant enzyme was tested with acceptors based on β-glycosides of uronic acid and N-acetylmuramic acid. With the latter acceptor, we were able to isolate and characterize one glycosylation product in a low yield. To our knowledge, this is the first example of enzymatic glycosylation of an N-acetylmuramic acid derivative. In order to explain these findings and predict enzyme behavior, a modeling study was accomplished that correlated with the acquired experimental data