Diseño racional y síntesis enzimática de galactósidos con potencial actividad como inhibidores de galectinas

Las interacciones proteína-carbohidrato están involucradas en una amplia variedad de procesos biológicos. Los carbohidratos que integran la porción oligosacarídica de glicoproteínas y glicolípidos son capaces de interaccionar con lectinas, proteínas que poseen la habilidad de unir carbohidratos de forma específica. Esto determina un creciente interés en la generación de glicósidos y oligosacáridos de estructura definida que faciliten el estudio de las interacciones lectina-carbohidratos, lo que constituye una de las áreas de investigación más prometedoras para esclarecer los mecanismos de muchos procesos biológicos mediados por glicanos. Profundizar en la comprensión de estos mecanismos podrá ser aplicado tanto para el estudio y diagnóstico de determinadas patologías, así como para el diseño de fármacos con aplicaciones terapéuticas. Las galectinas son lectinas con especificidad por los -galactósidos. En particular la galectina-1 es secretada en forma abundante por las células de la mayoría de los tumores malignos y se encuentra asociada al desarrollo de determinados procesos cancerígenos incluyendo inmunosupresión, angiogénesis, hipoxia y metástasis. Esto la convierte en un blanco prometedor para la terapia contra el cáncer ya que se podría inhibir su capacidad pro-tumorogénica bloqueando el sitio de unión a carbohidratos con glicósidos que compitan con sus ligandos naturales. Por lo cual la generación de una variedad de galactósidos y galacto-oligosacáridos sintéticos capaces de unirse al DRC de galectina-1 daría lugar a una serie de potenciales agentes antitumorales. En este contexto, el estudio de la estructura de galectina-1 y de la interacción de ésta con sus ligandos naturales, dónde los métodos computacionales resultan particularmente útiles, es un poderoso insumo para el diseño de potenciales inhibidores. Por otra parte las glicosidasas constituyen una excelente alternativa para la síntesis de glicósidos, ya que su estereoselectividad permite la obtención de glicósidos anoméricamente puros en un solo paso de reacción en condiciones ambientalmente amigables, lo cual constituye un aporte al desarrollo de la química verde. Este proyecto apunta a un trabajo interdisciplinario que combina herramientas computacionales que permitan predecir las interacciones galectina-ligandos con herramientas enzimáticas que generen de glicósidos con potencialidad para inhibir galectinas, lo cual constituye una contribución al diseño de potenciales fármacos antitumorales y por ende a la lucha contra el cáncer. En particular se propone generar modelos teóricos tridimensionales representativos de Galectina-1 y sus potenciales ligandos que permitan predecir los requerimientos que deben reunir los inhibidores de galectinas. Posteriormente se utilizarán estos modelos para estudiar las interacciones entre la Galectina-1 y dos posibles ligandos, los trisacáridos galactopiranosil b-1-4 glucopiranosil b-1-4 glucopiranosa y el galactopiranosil b-1-4 N-acetilglucopiranosilb-1-4 N-acetilglucopiranosa. Esto se llevará a cabo utilizando técnicas de dinámica molecular, docking molecular y combinación de ambas. Se seleccionará el que presente mejores posibilidades como inhibidor de la galectina y se llevará adelante su síntesis enzimática utilizando el sistema de tranglicosilación catalizado por la b-galactosidasa de Aspergillus oryzae. Se utilizará lactosa como dador de grupo galactosilo y el aceptor correspondiente (celobiosa o quitobiosa). Los resultados obtenidos permitirán en una segunda etapa estudiar la capacidad del trisacárido sintetizado de inhibir la galectina-1 y determinar la validez del modelo teórico.