Development and applications of photoswitchable small molecules and peptides to control protein-protein interactions and gpcr activity

• Autores: Davia Prischich
• Directores de la Tesis: Pau Gorostiza Langa (dir. tes.)
• Lectura: En la Universitat de Barcelona ( España ) en 2021
• Idioma: español
• Tribunal Calificador de la Tesis: Dolores Velasco Castrillo (presid.), Silvia Muro Galindo (secret.), Anja Hoffmann (voc.)
• Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Biotecnología por la Universidad de Barcelona
• Materias:
  • Química
    • Bioquímica
      • Péptidos
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• Resumen

  • La fotofarmacología es una técnica muy prometedora que permite controlar con luz y de manera reversible la actividad de compuestos activos biológicamente. En esta tesis doctoral hemos desarrollado péptidos y ligandos fotoconmutables para regular las interacciones entre proteínas y la actividad de receptores acoplados a proteínas G (GPCRs). En primer lugar, validamos la actividad de TL2, un péptido fotoconmutable que inhibe la endocitosis mediada por clatrina, en un modelo simple de célula eucariota, la levadura Saccharomyces cerevisiae. Mediante la técnica de 􀍞kimografía􀍟 en esferoplastos que expresan el marcador fluorescente GFP-Sla1, caracterizamos el efecto de TL2 en este proceso celular y su posible mecanismo de acción. Luego aplicamos la estrategia de diseño de TL2 para crear una librería de péptidos que inhiben o activan con luz la vía de señalización mediada por Wnt/ 􀉴-catenina. Tras su caracterización química y fotocrómica, analizamos el efecto de los ciclos de luz sobre las estructuras secundarias de los péptidos y su unión a la 􀉴-catenina. Para evaluar su actividad, empleamos un ensayo de luminiscencia que permite cuantificar la expresión génica y pusimos a punto un modelo in vivo de regeneración de tejidos en planarias Schmidtea mediterranea. A continuación, ampliamos las aplicaciones de los péptidos fotoconmutables desde la inhibición de las interacciones proteína-proteína descrita anteriormente, a la activación de receptores de neuropéptidos como las orexinas. En particular, creamos un análogo fotoconmutable de la orexina insertando un aminoácido con un grupo azobenceno en la secuencia lineal del péptido. Validamos este nuevo diseño mediante estudios estructurales de dicroísmo circular y modelado molecular, y su actividad mediante la medida de señales intracelulares como el calcio. Por último, diseñamos y sintetizamos varios derivados fotoconmutables de ligandos 􀉲-adrenérgicos insertando azoheteroarenos en sus estructuras.

    Mediante ensayos de unión evaluamos la afinidad de los compuestos hacia los adrenoreceptores de tipo 􀉲, y comprobamos su activad en un modelo de reactividad vascular en aorta de rata. Uno de los compuestos permitió manipular la motilidad de peces cebra y el tamaño pupilar en ratones, demostrando por primera vez el control de los adrenoreceptores con luz in vivo.