Proyectos

Sara Barona Regueiro

Resumen del proyecto

¿Es posible que una mutación que modifica el exterior de un canal transmembrana afecte también a sus propiedades interiores?

 

¿Quién realizó el proyecto?

Sara Barona Regueiro.

 

¿En qué consiste el proyecto?

Una alternativa a los péptidos antimicrobianos naturales (AMPs), para el desarrollo de nuevos antimicrobianos, puede ser la utilización de pequeñas moléculas de baja toxicidad con capacidad para autoensamblarse en la membrana celular, los llamados materiales inteligentes. La presencia de estas estructuras alteraría las propiedades de la membrana y causaría la muerte celular.

Entre los posibles materiales inteligentes que podrían utilizarse como alternativa a los AMPs naturales se encuentran los péptidos cíclicos (CPs), que podrían autoensamblarse en nanotubos (NT) peptídicos en las membranas.

En principio, las propiedades internas de los nanotubos formados por ciclopéptidos solo dependen de la naturaleza de los átomos que quedan orientados hacia el interior. Las cadenas laterales de los aminoácidos en estos diseños se disponen hacia el exterior, y estarían en contacto con los lípidos una vez estos nanotubos están insertados en la membrana lipídica.

Sin embargo, nos planteamos si sería posible que al mutar algún residuo de los ciclopéptidos (lo que solo cambiaría su cadena lateral y, por lo tanto, su exterior), se modificarán también las propiedades internas del canal. Por eso enunciamos la siguiente pregunta de investigación: ¿es posible que una mutación que modifica el exterior de un canal transmembrana afecte también a sus propiedades interiores? El proyecto intentará dar respuesta a esta pregunta utilizando herramientas de Química Computacional.

 

¿Cuál es la finalidad de este proyecto?

Se estudiarán, utilizando simulaciones de Dinámica Molecular, dos nanotubos formados por ciclopéptidos, ambos formados por aminoácidos alfa de quiralidad alternante, uno natural L y otro no natural D. Uno de los nanotubos está formado únicamente por residuos de triptófano y el otro presenta una mutación de triptófano por glutamina en cada uno de los ciclopéptidos.

Cada uno de los dos nanotubos será simulado en una bicapa lipídica formada por lípidos POPC. La investigación nos permitirá comprobar si ambos nanotubos son estables y también si la disposición del agua dentro de los mismos experimenta alguna variación entre los dos sistemas.

Los resultados podrían suponer una pequeña aportación para la posible utilización de estos sistemas en el diseño de nuevos antibióticos.

 

¿Cómo funciona el proyecto? (Tecnologías utilizadas, experiencia de usuario, etc.)

- Instalación de programas necesarios para trabajar en Dinámica Molecular (GROMACS, FortiClient, MobaXterm, VMD)

- Conexión con el Centro Tecnológico de Supercomputación de Galicia (CESGA)

 

¿Qué aporta este proyecto a la Comunidad Maker?

El resultado del proyecto es importante no solo para el diseño de posibles antibióticos basados en este tipo de sistemas, sino también para extrapolarlo a los canales de las membranas biológicas de nuestras células.

Una mutación en canales tan importantes como los de sodio, potasio, calcio etc., que no afecte directamente a la zona de paso de los iones, podría influir en el comportamiento del canal, tener efecto sobre el transporte y provocar alteraciones o enfermedades.


 

 

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