Fisicoquímica Biológica-Enzimología

Nuestro grupo se constituyó en 1999 en los Laboratorios de Fisicoquímica Biológica y Enzimología de la Facultad de Ciencias. El grupo se fue consolidando como un núcleo con identidad y líneas propias, a la vez que bien integrado a la comunidad científica local e internacional. Trabajamos intensamente en el área de bioquímica redox, desde reactividad química, cinética enzimática y propiedades fisicoquímicas hasta abordajes proteómicos y celulares. Nuestra capacidad de creación de conocimiento se refleja en unas 110 publicaciones; más de 50 con un investigador de nuestro grupo como primer autor o autor de correspondencia. Tenemos una fuerte actividad docente y de formación de nuevos investigadores (13 tesis de posgrado terminadas, 20 en curso y 35 tesinas de grado concluidas, 19 en marcha). Compartimos equipamiento, materiales, y muy importante, conocimiento y experiencia. Como extensión natural de nuestras actividades y dando continuidad a la propuesta del año 2010, se presenta el siguiente proyecto en el cual se plantea proseguir con la caracterización bioquímica de los tioles biológicos. Los tioles y sus derivados están presentes en todos los sistemas biológicos, donde son parte constitutiva de las proteínas y de compuestos de bajo peso molecular como el glutatión. Debido a su nucleofilia, los tioles pueden reaccionar con electrófilos redox y no redox. La versatilidad química de los tioles y su capacidad para reaccionar con oxidantes los coloca en un lugar preferencial de la respuesta antioxidante. Se reconoce hoy la participación de los tioles en procesos de señalización redox celular, lo que los vuelve determinantes fisiopatológicos centrales, y por lo tanto blancos potenciales de intervención farmacológica. Además de reaccionar con oxidantes, los tioles pueden reaccionar con agentes alquilantes. Dentro de estos últimos, los electrófilos de Michael cuentan en general con un carbono alquénico adyacente a grupos atrayentes de electrones. Dos ejemplos de estos electrófilos son los carbonilos α,β insaturados y los nitroalquenos, que pueden reaccionar con los tioles a través de adiciones de Michael reversibles. Estos electrófilos de Michael pueden ser generados endógenamente a través de la modificación de lípidos o proteínas. Además, pueden ser sintetizados en el laboratorio y eventualmente ser administrados farmacológicamente. A través de la modificación de cisteínas críticas son capaces de ejercer efectos en el metabolismo y en la inflamación vía complejos mecanismos de señalización celular. Es nuestra hipótesis que la diferente reactividad de los tioles y sus derivados se basa en un ajuste fino de sus propiedades químicas en el entorno proteico, lo que determina la acción biológica de la proteína en el contexto de la respuesta celular a cambios del entorno. El accionar concertado del conjunto de proteínas dependientes de tioles repercute sobre procesos biológicos como el envejecimiento eritrocitario. Proponemos continuar trabajando en la caracterización de la reactividad de los tioles biológicos. Proseguiremos los estudios acerca de las peroxirredoxinas y acerca de la oxidación de tioles en el envejecimiento de los glóbulos rojos. Además, nos enfocaremos en las reacciones con electrófilos de Michael, particularmente con un conjunto de electrófilos recientemente identificados que se forman a partir de la oxidación de tirosina, así como en nitroalquenos derivados de lípidos. Con respecto a los tioles, nos enfocaremos en los tioles de bajo peso molecular como el glutatión, y en varias proteínas como la albúmina, la gliceraldehído 3-fosfato deshidrogenasa, la glutatión transferasa y la banda 3 del glóbulo rojo, así como en las peroxirredoxinas 5 y 2. La tiorredoxina de E. coli se utilizará como herramienta para estudios con otras proteínas. Paralelamente, caracterizaremos la reactividad de los persulfuros, derivados formados por exposición de cisteínas oxidadas a sulfuro de hidrógeno. Es de esperar que esta propuesta contribuya a comprender cuestiones básicas sobre la nucleofilia de los tioles y sus derivados, así como sobre los mecanismos moleculares de señalización que desencadenan. Esperamos también que la propuesta contribuya a dilucidar la potencialidad farmacológica de los electrófilos de Michael. Es nuestra intención que los resultados aporten a la resolución de un problema concreto, ayudando a conocer cómo se produce y cómo prevenir la llamada “lesión por almacenamiento” de los glóbulos rojos para transfusión. Confiamos en que, análogamente al proyecto anterior, éste facilite la continuidad de las actividades de nuestro grupo y consolide colaboraciones con grupos del Uruguay y del exterior, así como la formación de grado y posgrado de jóvenes investigadores. Esperamos que el proyecto impacte en la calidad de nuestra actividad de enseñanza de grado y posgrado, en el acceso a fuentes de financiación internacionales y en la generación de nexos con otros sectores de la sociedad.