Tesis de la Universidad Complutense de Madrid, Facultad de Farmacia, Departamento de Química Orgánica y Farmacéutica, leída el 11/10/2017This Thesis is focused on the molecular modeling and computational study of the molecular recognition processes involving Pattern Recognition Receptors (PRRs), in particular, Toll-like receptors (TLRs). TLRs are the main actors in innate immunity and are specialized in the recognition of pathogen associated molecular patterns (PAMPs). In particular, TLR4 is located in the plasma membrane where, together with the MD-2 protein, it binds to lipopolysaccharides, membrane constituents of Gramnegative bacteria, forming a heterodimeric complex. TLR4 agonists can be used as adjuvants in vaccine development and in cancer immunotherapy. TLR4 antagonists have also been studied for their promising application in septic shock, chronic inflammation and autoimmunity. However, the mechanism at atomic level for such activation/inactivation process remains unknown. Our research has been focused on the study of the mechanism of the TLR4/MD-2 system by means of computational approaches. In order to carry out our research objectives, we use a combination of several computational tools: geometry optimization, charges calculations, docking, virtual screening, and molecular dynamics simulations of protein complexes and membranes. The main objective of this Thesis is to elucidate the ligand-protein interactions of TLR4 at atomic detail through computational techniques. Computational methodologies will be applied to the study of the molecular mechanisms involved in the TLRs functionality, and in the recognition of PAMPs. Ligand-protein docking and virtual screening will be used as a source of new compounds able to modulate the TLRs behavior with possible therapeutic applications, and also as biological probes...En esta Tesis Doctoral se han empleado técnicas de modelado molecular y se ha llevado a cabo el estudio computacional de los procesos de reconocimiento molecular que implican Receptores de Reconocimiento de Patrones (PRRs), en particular, los receptores Toll-like (TLRs). Los TLRs son los principales actores en la inmunidad innata y se especializan en el reconocimiento de patrones moleculares asociados a patógenos (PAMPs). En particular, el receptor TLR4 se localiza en la membrana plasmática donde, junto con la proteína MD-2, se une a lipopolisacáridos, constituyentes de membrana de bacterias Gram-negativas, que forman un complejo heterodimérico. Los agonistas de TLR4 pueden ser útiles como coadyuvantes en el desarrollo de la vacuna y en la inmunoterapia contra el cáncer. Los antagonistas de TLR4 también han sido estudiados por su prometedora aplicación en choque séptico, inflamación crónica y autoinmunidad. Sin embargo, el mecanismo a nivel atómico para tal proceso de activación/inactivación sigue siendo desconocido. Nuestra investigación se ha centrado en el estudio del mecanismo del sistema TLR4/MD-2 mediante métodos computacionales. Con el fin de llevar a cabo nuestros objetivos de investigación, hemos utilizado una combinación de varias herramientas computacionales: optimización de la geometría, cálculos de carga, docking, cribado virtual y simulaciones de dinámica molecular de complejos y membranas de proteínas. El objetivo principal de esta Tesis es elucidar las interacciones ligando-proteína del receptor TLR4 a nivel atómico a través de técnicas computacionales. Metodologías computacionales se aplicarán para el estudio de los mecanismos moleculares involucrados en la funcionalidad de los receptores Toll-like, y en el reconocimiento de los PAMPs. Técnicas de acoplamiento ligando-proteína y cribado virtual serán utilizadas, dando lugar a una fuente de nuevos compuestos capaces de modular el comportamiento de los TLRs con posibles aplicaciones terapéuticas, y también como sondas biológicas...Depto. de Química en Ciencias FarmacéuticasFac. de FarmaciaTRUEunpu
