El nostre objectiu principal és realitzar simulacions biomoleculars d’alguns dels processos que, de manera cooperativa, intervenen en la inflamació, amb la finalitat d’aconseguir una visió molt detallada dels seus mecanismes, i d’aquesta manera avançar en el disseny racional de mètodes. i fàrmacs que permetin controlar la inflamació amb el mínim possible d’efectes secundaris indesitjables per a la salut humana.
Hem dividit el projecte en diversos apartats, tots ells compartint la característica d’aplicar la Química Teòrica a l’estudi de diversos aspectes dels processos inflamatoris.
Lipoxigenases i La Inflamació
Les lipoxigenases (LOX) formen una família d’enzims peroxidants de lípids que s’han implicat en una sèrie de processos fisiològics i en la patogènesi de malalties inflamatòries, hiperproliferatives i neurodegeneratives. La reacció LOX constitueix un tipus especial de peroxidació lipídica i es diferencia de les reaccions no enzimàtiques en diversos aspectes, com ara una velocitat de reacció més alta, una selectivitat limitada del substrat, mecanismes d’interferència reguladora i l’alta especificitat del producte. La peroxidació lipídica no enzimàtica converteix un substrat determinat en una complexa sèrie de productes primaris d’oxigenació, mentre que els LOX solen generar un sol isòmer de producte.
Durant els darrers anys el nostre grup ha estat estudiant el mecanisme catalític de diverses isoformes de LOX (conill ALOX15, porc ALOX15, corall ALOX15b, ALOX5) amb àcids linoleic i araquidònic com a substrat mitjançant càlculs de Docking, Molecular Dynamics i QM/MM. Aquests estudis han revelat l’origen molecular de l’exquisida regioespecificitat de la catàlisi LOX que condueix a la formació d’agents inflamatoris o antiinflamatoris. Actualment el nostre principal objectiu és ALOX5, el LOX humà més important, que catalitza la hidroperoxidació de l’àcid araquidònic que condueix ja sigui als agents proinflamatoris coneguts com a leucotriens o, en combinació amb ALOX15, que condueix a la formació de lipoxines, molècules antiinflamatòries. . A més, ens centrarem en la proteïna activadora de la 5-lipoxigenasa (FLAP).
Efectes Al·lostèrics de la 15-LOX
Les lipoxigenases (LOX) formen una família d’enzims peroxidants de lípids que s’han implicat en una sèrie de processos fisiològics i en la patogènesi de malalties inflamatòries, hiperproliferatives i neurodegeneratives. La reacció LOX constitueix un tipus especial de peroxidació lipídica i es diferencia de les reaccions no enzimàtiques en diversos aspectes, com ara una velocitat de reacció més alta, una selectivitat limitada del substrat, mecanismes d’interferència reguladora i l’alta especificitat del producte. La peroxidació lipídica no enzimàtica converteix un substrat determinat en una complexa sèrie de productes primaris d’oxigenació, mentre que els LOX solen generar un sol isòmer de producte.
Durant els darrers anys el nostre grup ha estat estudiant el mecanisme catalític de diverses isoformes de LOX (conill ALOX15, porc ALOX15, corall ALOX15b, ALOX5) amb àcids linoleic i araquidònic com a substrat mitjançant càlculs de Docking, Molecular Dynamics i QM/MM. Aquests estudis han revelat l’origen molecular de l’exquisida regioespecificitat de la catàlisi LOX que condueix a la formació d’agents inflamatoris o antiinflamatoris. Actualment el nostre principal objectiu és ALOX5, el LOX humà més important, que catalitza la hidroperoxidació de l’àcid araquidònic que condueix ja sigui als agents proinflamatoris coneguts com a leucotriens o, en combinació amb ALOX15, que condueix a la formació de lipoxines, molècules antiinflamatòries. . A més, ens centrarem en la proteïna activadora de la 5-lipoxigenasa (FLAP).
Ciclooxigenases i La Inflamació
La prostaglandina endoperòxid H sintasa (PGHS), també coneguda com a ciclooxigenasa (COX), és una enzim bifuncional amb activitats ciclooxigenasa i peroxidasa que converteix l’àcid araquidònic (AA) en prostaglandines (PG). Existeixen dues isoformes de COX, COX-1 i COX-2, i la seva activitat es veu afectada pel tractament amb aspirina. Mentre que la COX-1 acetilada no produeix cap producte oxidat, la COX-2 bloqueja la generació de PG i manté la producció de 11R- i 15-HETE, metabòlits amb activitat pro-resolutiva que tenen implicacions terapèutiques per a la inflamació.
El mecanisme exacte que imposa l’estereoespecificitat en l’oxigenació d’àcid araquidònic per part de la COX-2 i els canvis induïts pel tractament amb aspirina no s’han aclarit completament. L’objectiu actual dels investigadors és utilitzar càlculs de Dinàmica Molecular i QM/MM per comprendre millor aquests processos i dissenyar nous inhibidors, com ara fotointerruptors amb propietats específiques d’inhibició de la COX-2 per a cada isòmer
Disseny de Biocatalitzadors
Els estudis se centren a entendre els mecanismes del metabolisme dels leucotriens proinflamatoris i dissenyar enzims mutats que puguin produir mediadors antiinflamatoris. Concretament, els estudis investiguen la conversió del leucotrien A4 en dihidroxi leucotrien B4 per la leucotrien A4 hidrolasa humana (LTA4H) i la síntesi de compostos antiinflamatoris de maresina a partir d’intermedis epòxids mitjançant l’ús d’enzims LTA4H i LOX mutats. S’utilitzen mètodes computacionals per dissenyar i provar enzims mutats, amb les seqüències de nucleòtids resultants compartides amb col·laboradors experimentals per a un estudi posterior. L’objectiu final és identificar noves vies per a la producció de mediadors antiinflamatoris i, potencialment, desenvolupar noves intervencions terapèutiques per a malalties inflamatòries.