Browsing by Author "Balleza, Daniel"

Now showing 1 - 3 of 3
  • Thumbnail Image
    Reseña
    Diseño in silico de péptidos antimicrobianos con base en sus parámetros fisicoquímicos, estructurales y a la membrana bacteriana blanco
    (Benemérita Universidad Autónoma de Puebla, 2025-10-20) Balleza, Daniel; https://orcid.org/0000-0002-6848-9135
    La termodinámica de las interacciones péptido-lípido depende de la naturaleza química de los lípidos, los péptidos y los carbohidratos presentes en la superficie de las células bacterianas. La naturaleza anfipática de los péptidos antimicrobianos facilita su inserción transmembranal. Las fuerzas electrostáticas, tanto la atracción como de repulsión coulómbica, las interacciones dipolares, la formación de puentes de hidrógeno y las interacciones hidrofóbicas desempeñan papeles igualmente importantes en tales procesos (Figura 1). El papel de la flexibilidad también es crítico. Desde un punto de vista más mecanicista, se ha establecido que este parámetro estructural participa de forma activa en la estabilización de poros acuosos. La mayoría de estos péptidos tienden a adquirir estructuras semicurvadas gracias a la presencia de residuos flexibilizantes como la prolina. Esto facilita la deformabilidad potencial de la bicapa y la estabilización de poros con geometría toroidal. Por otro lado, dependiendo de la composición de la membrana, grupos de lípidos específicos pueden agregarse en parches con propiedades físicas claramente distintas de las de otros dominios de la membrana. Esto favorece la formación de defectos de empaquetamiento que contribuyen también de forma decisiva durante las primeras fases de la interacción electrostática con la membrana. En un primer paso, la unión se inicia por la atracción electrostática del péptido catiónico a la membrana aniónica. Dependiendo de la carga del péptido, y de la magnitud del potencial de la superficie de la membrana, la atracción electrostática aumentará o disminuirá significativamente la concentración de los péptidos cerca de la superficie de la membrana. Es así que los eventos de reconocimiento molecular en la superficie de la membrana incluyen diferentes etapas de la unión del péptido. El péptido cargado es atraído electrostáticamente a la superficie de la membrana, tras lo cual se produce un cambio conformacional a una α-hélice, a partir de estructuras desordenadas en fase acuosa. El potencial de superficie de una bicapa lipídica compuesta por lípidos neutros y cargados negativamente facilita un incremento en la concentración de péptidos catiónicos en la superficie de la membrana, lo cual está determinado a su vez por la magnitud del momento hidrofóbico asociado al péptido. Sin embargo, la atracción electrostática no es un requisito previo para la unión, ya que también puede producirse entre un péptido no cargado y una membrana neutra. En un siguiente paso, el equilibrio hidrófobo/hidrófilo de los grupos moleculares y las fuerzas implicadas en esta interacción de superficie determinará el grado de inserción y traslocación de los péptidos a lo largo del grosor de la membrana. Es así que los péptidos se encuentran en una conformación helicoidal aleatoria en solución, pero adoptan una conformación α-helicoidal cuando se asocian con la membrana lipídica. A su vez, estos cambios conformacionales conllevan cambios en los parámetros termodinámicos. Para la interpretación molecular del proceso de unión, es por lo tanto importante considerar los factores termodinámicos implicados en estos procesos, en términos de la energía libre asociada a cada una de tales etapas de la interacción, desde el primer contacto con la membrana, hasta la estabilización de poros acuosos o la desintegración de la bicapa lipídica y la muerte de la célula. lecturas recomendadas [1-16].
  • Thumbnail Image
    Memoria de congreso
    Flexibilidad y transiciones helicoidales en canales TRP como determinantes en la interacción con ligandos específicos
    (2023-03-04) Balleza, Daniel
    La evidencia estructural en proteínas y muchos datos experimentales han demostrado la presencia de subestructuras helicoidales no canónicas (π y 310) en regiones de gran importancia funcional en los canales TRP. A través de un análisis compositivo exhaustivo de las secuencias de estas proteínas y mediante un examen sistemático de la flexibilidad de la cadena lateral en las regiones que experimentan transiciones a hélices π y 310 estudiamos el papel de la flexibilidad y el grado de desorden en tales subestructuras encontrando patrones de flexibilidad local característicos. El estudio de la relación entre la flexibilidad y el grado de desorden reveló también una interesante relación con regiones que pudieran estar implicadas en cambios conformacionales derivados de la interacción con ligandos durante la activación de estos canales. Encontrar la relación que pudiera existir entre la flexibilidad y el desorden en estas proteínas podría ser clave para detectar regiones con potencial dinamismo funcional y por tanto de enorme relevancia para el diseño racional de fármacos para el tratamiento de diversas patologías y desordenes fisiológicos. Finalmente concluimos que la flexibilidad intrínseca y el grado de desorden en estas proteínas son dos parámetros distintos pero complementarios que podrían revelar la heterogeneidad conformacional dependiente de la interacción con ligandos específicos y por tanto ser clave para el desarrollo de terapias analgésicas.
  • Thumbnail Image
    Artículo
    Interacciones péptido-lípido: una nueva alternativa para fármacos antimicrobianos
    (2022-12-21) García-Morales, Abigail; Juárez-González, Victor Rivelino; Quintero-Hernández, Verónica; Balleza, Daniel
    Debido a su naturaleza anfifílica y enorme diversidad estructural, los lípidos son moléculas que, una vez empaquetadas en fase acuosa, forman membranas bilamelares que poseen propiedades electromecánicas de gran relevancia para la célula. En bacterias y otros microorganismos patógenos, el estudio de los factores que determinan la integridad de sus membranas resulta crucial para el desarrollo de antibióticos de última generación, ya que el uso indiscriminado de antibióticos convencionales como la penicilina y la estreptomicina ha favorecido el desarrollo de resistencia bacteriana en una gran cantidad de géneros patogénicos. Esto ha llevado a reforzar la investigación para encontrar alternativas terapéuticas más efectivas y menos convencionales. El descubrimiento de péptidos y lipopéptidos antimicrobianos naturales ha llamado poderosamente la atención debido a que, gracias a sus interacciones con las membranas biológicas, facilitan la desestabilización de la integridad de las bicapas mediante formación de poros acuosos y dispersión de la interfase acuosa, entre otras acciones. Estos efectos dependen directamente de la capacidad que tienen estas biomoléculas de actuar de forma selectiva en membranas de mamíferos, plantas, hongos y diversos tipos de bacterias. La actividad de estos péptidos depende directamente de las propiedades mecánicas y electrostáticas de las membranas, siempre en función de su composición lipídica. Entender estos fenómenos a nivel de la nanoescala, podría contribuir al diseño de estrategias para el desarrollo racional de agentes terapéuticos con gran potencial para eludir los mecanismos de resistencia bacteriana asociados al uso de antibióticos convencionales.