Estudio de la interacción lisozima-sulfoftalocianinas

Las ftalocianinas son ligantes planos tetradentados, con un sistema aromático de 18 electrones π deslocalizados y se sabe que sus complejos metálicos, MPcs, son agentes fotosensibilizadores [1] que interaccionan con tejidos, como la piel, por irradiación con luz. Los fotosensibilizadores son moléculas que pueden transferir energía desde un estado excitado triplete a moléculas próximas, como el Oxígeno molecular, cuando son activados por luz de longitud de onda adecuada [2]. Esta transferencia conduce a la formación de Oxígeno singulete (1O 2 ) y otras especies reactivas de Oxígeno citotóxico que pueden degradar ó matar células cancerígenas vía apoptosis o necrosis [3]. Las ftalocianinas son fotosensibilizadores de segunda generación que absorben intensamente en la región roja del espectro visible [4]. Para la acción del fotosensibilizador es importante su transporte endógeno por proteínas plasmáticas al sitio diana, por ello las interacciones de proteínas con pequeñas moléculas son cruciales, tanto para el diseño de nuevas formulaciones farmacéuticas, como para diversos procesos biológicos [5]. La lisozima ha sido ampliamente estudiada y usada en tratamientos contra el cáncer, y se ha demostrado su capacidad de transporte de diversos fármacos [6], cuya efectividad depende de la afinidad de unión al fármaco, pero existen pocos reportes de su interacción con ftalocianinas. Por ello, en este trabajo, se sintetizaron las tetrasulfoftalocianina libre y su complejo de Hierro (III), H2TSPc y µ-(OH)FeTSPc respectivamente, se estudió su interacción con lisozima vía espectroscopía de fluorescencia, suponiendo un solo sitio de unión independiente. Se observó que la µ- (OH)FeTSPc predomina en forma dimérica, mientras que la H2TSPc lo hace como monómero en la misma solución reguladora de fosfatos 5 mM pH 7. Para la interacción lisozima-ftalociana se propone una estequiometria de unión 1:1. El apagamiento de fluorescencia (o inhibición o desactivación), se utilizó para analizar la interacción de ambos ligandos con lisozima, obteniendo información del mecanismo de interacción, la fracción de fluoróforo accesible al desactivante, el número de sitios de unión y modo de unión mediante los parámetros termodinámicos como ∆Hu, ∆Su y ∆Gu, además de la determinación de las constantes de unión a diferentes temperaturas. Para entender el tipo de interacción entre lisozima-ftalocianina se realizaron estudios in silico de acoplamiento molecular, modelando los ligandos como monómero y dímero, para evaluar la energía libre de unión, a través de las contribuciones de tipo electrostático polar y no polar

Estudio espectroscópico e in silico del acoplamiento molecular de clorina e6 con albumina de suero bovino

Con el fin de utilizar especies macrocíclicas tetrapirrólicas en aplicaciones médicas, se investigó la interacción de la albúmina de suero bovino (BSA) con clorina e6 (Ce6), un derivado de clorofila a, a diferentes condiciones de temperatura mediante espectroscopia de fluorescencia y de absorción UV-VIS. Estos resultados se complementaron con estudios in silico de acoplamiento molecular (docking) con el fin de establecer el posible sitio de fijación de Ce6 en BSA. Los resultados de fluorescencia demuestran que el apagamiento estático observado es consecuencia de la formación del complejo BSA-Ce6. El análisis termodinámico indicó que los puentes de hidrógeno y las interacciones de van der Waals son las fuerzas intermoleculares predominantes en el proceso de unión para la estabilización del complejo BSA-Ce6. La simulación in silico del acoplamiento molecular sugiere que el posible sitio de unión de Ce6 se establece en el sitio de unión III de BSA, en la vecindad del residuo de Trp 134.In order to use tetrapyrrolic macrocyclic species in medical applications, the interactions of bovine serum albumin (BSA) with chlorin e6 (Ce6), a chlorophyll a derivative, under different conditions of temperature was investigated by fluorescence and UV-VIS absorption spectroscopies. These results are complemented by in silico molecular docking (docking) studies in order to establish the possible Ce6 binding site on BSA. The binding constants (Kb) values at three different temperatures were calculated using the modified Stern-Volmer equation. The results of fluorescence suggest that the static quenching is the dominant process as a result of the formation of the BSA-Ce6 complex. Thermodynamic analysis shown that hydrogen bonds and van der Waals interactionswere the predominant intermolecular forces in the binding process to stabilize the BSA-Ce6 complex. Molecular docking suggests the probable binding site of the macrocyclic species at BSA occurs in the vicinity of the residue of Trp 134

Estudio preliminar del mecanismo de apagamiento de la fluorescencia de la lisozima por tetrakis-para-carboxifenil porfirina

Las interacciones moleculares son procesos centrales que regulan la vasta mayoría de reacciones catabólicas y metabólicas en los organismos vivos. Así mismo, el estudio de las interacciones intermoleculares proteína-ligando forman parte sustancial en las primeras etapas del desarrollo de nuevos agentes farmacéuticos. En esta investigación se sintetizó la tetrakis-para-carboxifenil porfirina, H₂T(p-COOH)PP, y se estudió su interacción con lisozima por métodos espectroscópicos: UV- visible y fluorescencia. Se encontró que la especie H₂T(p-COOH)PP no tiende a formar agregados, ni a protonarse en medio acuoso. Se observó el apagamiento intrínseco de la fluorescencia de la lisozima en presencia de H₂T(p-COOH)PP, el análisis a diferentes temperaturas usando el método de Stern-Volmer, reveló que el apagamiento es principalmente de carácter dinámico, por lo que se estableció que no existe un contacto importante para que se genere una interacción no covalente estable entre lisozima y H₂T(p-COOH)PP.Molecular interactions are central processes and mediate the majority of catabolic and metabolic reactions in living organisms. Therefore, the study of intermolecular interactions protein-ligand is an essential part for the early stages of the development of new pharmaceutical compounds. In this work, tetrakis-para-carboxyphenil porphyrin was synthetized and its interaction with lysozyme by spectroscopic methods, UV-vis and fluorescence, was studied. Aggregation or protonation of H₂T(p-COOH)PP did not tend to occur in aqueous medium. Intrinsic adhesion of fluorescence of lysozyme was observed in the presence of H₂T(p¬COOH) and the analysis at different temperatures using the Stern-Volmer method, revealed that H₂T[p-COOH)PP causes fluorescence quenching of lysozyme through a dynamic quenching process. Consequently, it was determined that it does not form a stable non-covalent interaction with lysozyme

Determinación de las interacciones no-covalentes del complejo base libre de tetrasulfoftalocianina-Lisozima

El estudio de las interacciones no-covalentes de proteínas con macromoléculas es de gran importancia, para el conocimiento y análisis, por ejemplo, de cómo las enzimas se unen a un sustrato. En este trabajo, se determinó fluorométricamente el tipo de interacciones no-covalentes presentes en el complejo de la base libre de tetrasulfoftalocianina con Lisozima. La base libre de tetrasulfoftalocianina se sintetizó y caracterizó por UV-vis, observándose la formación de un monómero. Se propone una estequiometria de asociación de la base libre de tetrasulfoftalocianina--Lisozima 1:1. A partir de este modelo se calculó la constante de unión y el cambio en la energía libre de Gibbs de unión (ΔGu) a 25, 35 y 42.5 0C, además, se determinaron los parámetros termodinámicos ΔHu y ΔSu a partir de estos resultados, se establece que las principales interacciones no-covalentes en la asociación, son debidas a puentes de Hidrógeno.The study of non-covalent interactions between proteins and macromolecules is of major importance for the understanding and analysis, for example, as enzymes are bind to a substrate. In this work, we determined the thermodynamic parameters of the binding process (Ku, ΔGu, ΔHu, and ΔSu) of the interactions present in the complex free-base tetrasulphophthalocyanine–Lysozyme, using fluorimetric titrations at different temperatures (25, 35 and 42.5 0C). The values of ΔHu and ΔSu obtained implies that non-covalent interactions present in the complex tetrasulphophthalocyanine–Lysozyme are mainly electrostatic contacts and Hydrogen bonds

Síntesis de tetrasulfoftalocianina de Fe (III) y su interacción con lisozima

Las interacciones de proteínas con pequeñas moléculas son de importancia central, tanto para el diseño de nuevos compuestos farmacéuticos, como en una amplia variedad de procesos biológicos, por ejemplo, en terapia fotodinámica. Se ha encontrado que la lisozima ha sido ampliamente estudiada como agente anticanceroso, sin embargo, existen pocos reportes de su interacción con ftalocianinas. En este trabajo, se sintetizó una tetrasulfoftalocianina de Hierro (III) [µ-(OH) FeTSPc] y se estudió su interacción con lisozima por espectroscopia UV-vis en un regulador de fosfatos a pH 7. La tetrasulfoftalocianina se caracterizó por UV-vis (en la solución reguladora a pH 7) y FTIR, observándose la formación de un dímero. Se propone una estequiometría de unión entre la tetrasulfoftalocianina y la lisozima 1:1. A partir de este modelo se calculó la constante de unión y el cambio en la energía libre de Gibbs de unión (ΔGu) a 25 ºC. Además, se realizaron estudios in silico del acoplamiento molecular o docking, entre la lisozima y la sulfoftalocianina, para el cálculo de Gu computacional del confórmero más favorable, y así obtener una aproximación del sitio de unión entre µ-(OH) FeTSPc-lisozima.Protein interactions with small molecules are of central importance, both for the design of new pharmaceutical compounds, and a wide variety of biological processes (photodinamic therapy). In this work, an Iron (III) tetrasulfophthalocyanine, [µ-(OH) FeTSPc], was synthesized and its interaction with lysozyme was studied by UV-Vis spectroscopy in a phosphate buffer at pH 7. Tetrasulfophthalocyanine was characterized by FTIR and UV-vis, showing the formation of a dimer. The results showed binding stoichiometry between tetrasulfophthalocyanine and lysozyme 1: 1. Considering this model the binding constant and the Gibbs free energy (ΔGu) of binding was calculated. In addition, docking studies were performed to calculate the absolute binding free energy between µ-(OH) FeTSPc and lysozyme

Preparación y caracterización del complejo polianilina-fluconazol, como pigmento en un recubrimiento anticorrosivo

Se preparó una película protectora del proceso de corrosión del acero al carbono en medio neutro, utilizando la polianilina en su forma emeraldina base (PANIB) como matriz para dispersar un inhibidor (fluconazol). Para comprender el reconocimiento molecular en la formación de este complejo, se modeló computacionalmente la interacción de la emeraldina base con el fluconazol a partir de estudios de acoplamiento (docking). Después de la caracterización de los materiales mediante el modelo mencionado y técnicas como FTIR y DRX, se realizaron pruebas de Espectroscopia de Impedancia Electroquímica para evaluar la conducta protectora del complejo polianilina base-fluconazol (PANIB-F). Los resultados del modelo indicaron una débil interacción entre PANIB y el fluconazol, sin embargo, para efectos de protección del metal esto parece ser favorable.A protective film for mild Steel in neutral solution was prepared using polyaniline in its emeraldina base form (PANIB) as a matrix, in which, expired fluconazole as inhibitor was dispersed. In order to investigate the molecular recognition underlying this phenomenon (the formation of the complex), we developed a computational model for the interaction of the emeraldine base with fluconazole by docking analysis. The materials characterization was performed using FTIR and XRD techniques, and the anticorrosion behavior of the PANIB-F complex was studied at room temperature using electrochemical impedance spectroscopy. The docking model results indicated a weak interaction between PANI-B and fluconazole; however, for the metal protection purposes those results were favorable

Interacción de las isoformas del receptor de glicina con glicina (GlyR/glicina) por estudios computacionales

La glicina actúa regulando la vía TNF-α/NF-ĸB bloqueando los procesos inflamatorios en adipocitos, a través de la participación de un receptor especifico, asociado a canales de Cl-, compuesto de tres subunidades distintas α, ᵦ y gefirina. Actualmente no existen estructuras cristalográficas de las isoformas α1, α2 y α4, solamente de α3 de humano, por lo que esta subunidad fue utilizada para obtener los modelos por homología para el resto de las isoformas, permitiendo determinar la energía de unión (ΔGu) entre las isoformas del GlyR/glicina. Los resultados indicaron que la unión está conducida por interacciones electrostáticas en las diferentes isoformas, principalmente por la participación de un glutámico y treonina en el sitio de unión del GlyR/glicina. La α3 presentó mayor interacción, ya que su expresión es abundante en las células de médula. Estos resultados comprueban que si existe interacción entre la glicina y su receptor.Glycine acts regulating TNF-α/NF-ĸB pathway, blocking inflammatory processes in adipocytes, through the participation of a specific receptor, associated with Cl- channels, composed of three different α, ᵦ and gephyrin subunits. Currently there are no crystallographic structures of the α1, α2 and α4 isoforms, only of human α3, therefore, this subunit was used to obtain homology models for the rest of the isoforms, allowing the determination of the binding energy (DGb) between the GlyR/glycine isoforms. The results indicated that the binding is driven by electrostatic interactions in the different isoforms, mainly by the participation of a glutamic and threonine in the GlyR/glycine binding site. α3 showed a greater interaction since its expression is abundant in marrow cells. These results prove that there is an interaction between glycine and its receptor

Modelado de la interacción de albúmina de suero de bovino (BSA) con diferentes combinatorias en la estructura de pirrol sintetizado por plasma (PPPy)

Se ha estudiado la interacción entre el polipirrol sintetizado por plasma (PPPy) con la proteína albúmina de suero bovino (BSA). Esta interacción es importante debido a que el PPPy presenta neuroprotección y mejora la actividad motora en lesiones traumáticas de médula espinal en roedores. Se realizaron estudios de acoplamiento molecular (docking) alrededor de la superficie de BSA con diferentes combinaciones de PPPy generados a partir de la estructura reportada por Kumar et al., (2003) y se evaluó la energía de unión de estos complejos. Los resultados obtenidos indicaron una clara contribución electrostática en los sitios de reconocimiento sobre la superficie de BSA debido a la combinación de tres grupos funcionales (CH3, OH y NH2) presentes en los confórmeros de PPPy. Es importante mencionar que estos resultados complementan evidencias experimentales y computacionales de nuestro grupo de investigación.The interaction between plasma synthesized polypyrrol (PPPy) with bovine serum albumin protein (BSA) has been studied. This interaction is important because PPPy exhibits neuroprotection and improves motor activity in traumatic spinal cord lesions in rodents. Docking studies were made around of surface of BSA with different combinations of PPPy generated from the structure reported by Kumar et al., (2003) and the binding energy of these complexes was evaluated. The results indicated a clear electrostatic contribution at the recognition sites on the surface of BSA due to the combination of three functional groups (CH3, OH and NH2) present in the PPPy conformers. It is important to mention that these results complement the experimental and computational evidence obtained in our research group

Modelado molecular de la interacción entre la integrina αvβ3 y el pirrol polimerizado por plasma

El pirrol polimerizado por plasma (PPPy) es un polímero utilizado en aplicaciones biológicas, como en la regeneración de lesiones traumáticas de la médula espinal. Se ha propuesto que el PPPy puede interactuar con diversas proteínas de la matriz extracelular como la integrina αvβ3.En este trabajo, se analizó el reconocimiento molecular integrina-PPPy, mediante estudios de docking. Se utilizó un sistema combinatorio entre los grupos funcionales nitrilo (C≡N) y amino (NH₂) sobre la estructura del PPPy propuesta por Kumar et al., 2003, obteniendo seis diferentes combinaciones. En estos complejos, se observó que el Asp 227 generó un ambiente cargado negativamente para atraer al PPPy. Además se determinó la energía de unión (ΔGu) a estos complejos, donde las contribuciones electrostáticas fueron las más favorables. Esta información complementa los estudios in vivo desarrollados en este grupo de investigación, ya que en conjunto amplían el panorama a futuras investigaciones para el desarrollo de biomateriales.Plasma polymerized pyrrole (PPPy) is a polymer with biological applications, such as the regeneration of traumatic injuries of the spinal cord. It has been proposed that PPPy can interact with various extracellular matrix proteins such as integrin αvβ3. In this work, we performed a computational model for the interaction of the integrin αvβ3 with PPPy by docking analysis. A combinatorial system was used between nitrile (C≡N) and amino (NH₂) functional groups on the PPPy structure proposed by Kumar et al. (2003), obtaining six different combinations. In these complexes, it was observed that Asp 227 generated a negatively charged environment to attract PPPy. In addition, the binding energy (ΔGu) was determined for these complexes, where the electrostatic contributions were the most favorable. These results complement those obtained from in vivo assays, which together amplify the panorama for future research about for the development of materials with biomedical applications

Interacción de la catecol o-metiltransferasa (COMT) con diversos inhibidores evaluada mediante cálculos computacionales

En este trabajo se estudió la interacción de la Catecol O-metiltransferasa (COMT) con diferentes inhibidores. Dado que la COMT es la enzima responsable de la degradación de catecolaminas y un blanco terapéutico importante en enfermedades neurodegenerativas. En este trabajo, exploramos el reconocimiento molecular entre COMT y dos tipos de inhibidores que presentan propiedades antioxidantes (IIcD y derivado de melatonina), por lo que sirven de protección ante el estrés oxidativo, y fueron comparados con los inhibidores por excelencia de la enzima. El análisis principal se centró en estudios de acoplamiento molecular para cada sistema propuesto y en la determinación de la energía libre de unión de las interacciones. Los resultados indicaron que la interacción de COMT-inhibidor está gobernada por las contribuciones hidrofóbicas, lo cual concuerda con lo reportado en la literatura. Y se comprobó que el IIcD, inhibidor modelado computacionalmente y con características antioxidantes, posee una mejor unión con la COMT.In this work the interaction of Catechol O-methyltransferase (COMT) with different inhibitors was studied. Since COMT is the enzyme responsible for the degradation of catecholamines and an important therapeutic target in neurodegenerative diseases. In this work, we explore the molecular recognition between COMT and two types of inhibitors that have antioxidant properties (IIcD and melatonin derivative), so they serve as protection against oxidative stress, and were compared with the inhibitors par excellence of the enzyme. The main analysis focused in docking studies for each proposed system and in the determination of the binding free energy of the interactions. The results indicated that the interaction of COMT-inhibitor is governed by hydrophobic contributions, which is consistent with that reported in the literature. And it was found that IIcD, an inhibitor computationally modeled and with antioxidant characteristics, has a better binding with COMT