Síntesis de nanoestructuras basadas en carbohidratos y estudio de la interacción con viscumina

Resum

Los carbohidratos constituyen el tipo de biomoléculas más abundantes en el planeta. Juegan papeles muy diversos en la naturaleza, como reservas energéticas, reconocimiento molecular para el tráfico intracelular o en las interacciones que se producen entre microorganismos patógenos y virus con la superficie de las células de mamíferos. Los carbohidratos están expresados en las superficies celulares y se unen a proteínas o lípidos de membrana formando glicoproteínas o glicolípidos. A pesar de su crítica importancia, las interacciones carbohidrato-proteína están caracterizadas paradójicamente por unas constantes de asociación relativamente débiles (mili-micromolar). En la naturaleza normalmente se compensa esta situación mediante la exposición de numerosas copias de los mismos carbohidratos que actúan como ligandos en los dominios extracelulares. Este fenómeno, resultado de un efecto sinérgico y cooperativo, se conoce como efecto dendrítico o glicocluster. Los neoglicoconjugados son análogos sintéticos de los correspondientes glicoconjugados naturales (glicolípidos y glicoproteínas) que mimetizan el comportamiento de éstos en su interacción con el medio. A los compuestos carbohidratados sintéticos que presentan un efecto multivalente se les denominan generalmente como neoglicoconjugados multivalentes. Entre los tipos de neoglicoconjugados multivalentes más usados cabe destacar los glicodendrímeros, que presentan en su superficie compuestos carbohidratados. El término lectina se aplica a proteínas o glicoproteínas de origen no inmune que reconocen específicamente carbohidratos de la superficie celular o en suspensión. Estas proteínas se encuentran ampliamente distribuidas en la naturaleza y han sido identificadas en diferentes organismos como virus, bacterias, hongos, plantas o animales. En la presente tesis hemos sintetizado nuevos glicodendrímeros, dividiéndolos en dos grupos, los que tienen un núcleo central alifático y los que tienen un núcleo central aromático. Los carbohidratos sintetizados han sido funcionalizados con grupos azida y amino, y se han unido a los distintos núcleos funcionalizados con grupos alquino o cloruro de ácido respectivamente. Tras su síntesis y caracterización por RMN, se estudiaron sus interacciones con lectinas de interés biológico (aglutinina de Viscum album). Las técnicas empleadas fueron SPR, STD-RMN, ITC y Fluorescencia. La técnica de SPR permite llevar a cabo el análisis cinético de interacciones biomoleculares de un modo accesible, en tiempo real y sin la necesidad de marcar las moléculas, ésta técnica nos da parámetros cinéticos como constantes de asociación, disociación. Los experimentos de STD-RMN se fundamentan en las diferentes propiedades entre la forma libre del ligando y el tamaño del complejo debidas principalmente a la diferencia de tamaño entre ambas. El ITC es una técnica física que permite determinar los parámetros termodinámicos de las interacciones químicas. Es una técnica cuantitativa mediante la cual se pueden medir directamente constantes de afinidad, cambios de entalpía y la estequiometria de la interacción en disolución. Para analizar la interacción entre una proteína y un ligando por fluorescencia se mide el espectro de la proteína a medida que se aumenta la concentración de ligando, los cambios en el espectro nos dan información de dicha interacción. Los glicodendrímeros que mejor han funcionado son los que tienen una estructura central aromática, dentro de cada grupo los que mejor interaccionan con la proteína son los trivalentes y tetravalentes comparándolos con los bivalentes. Los datos cinéticos obtenidos con las diferentes técnicas son similares, dentro del rango micromolar, y están en concordancia con la literatura.