Estudio de inhibidores peptídicos de proteasas aislados de alimentos de origen vegetal: potenciales aplicaciones como agentes anticoagulantes, anti-infectivos naturales y capacidad protectora del Factor de Crecimiento Epidérmico

Abstract

Los Inhibidores de Proteasas (IPs) son moléculas que se utilizan para el control y la regulación de la actividad de las proteasas. Los IPs constituyen importantes herramientas de la naturaleza para el control de la actividad proteolítica de sus proteasas blanco, así como su bloqueo en casos de actividad exacerbada y descontrolada. Se presentan en múltiples formas, en numerosos tejidos de animales, plantas y microorganismos. Los IPs participan en la prevención de la proteólisis no deseada y, por tanto, están involucrados en la mayoría de los procesos fisiológicos normales, al igual que en los procesos patológicos, debido a su implicación en la regulación de la actividad proteolítica, la activación de coenzimas y la liberación de polipéptidos biológicamente activos. El objetivo general de esta Tesis consiste en la búsqueda de nuevos inhibidores peptídicos de proteasas de origen vegetal, su aislamiento, purificación y caracterización cinética, proteómica, molecular y bioquímica, haciendo hincapié en la búsqueda de nuevas actividades biológicas tales como actividad antimicrobiana, antioxidante y anticoagulante, recientemente descubiertas para este tipo de moléculas. Adicionalmente se evaluó la actividad protectora de estos nuevos inhibidores frente al factor crecimiento epidérmico (EGF, de sus siglas en inglés Epidermal Growth Factor), con la finalidad de generar una disminución en la degradación de dicha molécula provocada por las proteasas mayoritarias presentes en las úlceras de pie diabético. En el Capítulo 1 se presenta una introducción general de los inhibidores peptídicos de proteasas, su naturaleza, abundancia y aplicaciones en el ámbito de la biotecnología y de la biomedicina. También se describe el objetivo general y los objetivos específicos de la Tesis. El Capítulo 2 se divide en dos grandes partes que abarcan prácticamente la totalidad de la Tesis. En la primera parte del Capítulo 2 se presenta el aislamiento y caracterización de un nuevo inhibidor de carboxipeptidasa A; proveniente de una variedad de papa andina (Solanum tuberosum subsp. andigenum cv. Imilla morada), el primer inhibidor clonado en esta especie, el cual fue expresado de forma recombinante y ensayado frente al EGF, encontrando resultados interesantes de actividad protectora (resultados que se presentan en el Capítulo 4). En la segunda parte del Capítulo 2, se presenta un nuevo inhibidor de carboxipeptidasa A, proveniente de morrón amarillo (Capsicum annuum L.), purificado mediante cromatografía de afinidad y caracterizado bioquímicamente, encontrando también resultados promisorios para investigaciones futuras teniendo en cuenta que este inhibidor (YBPCI) presenta una marcada estabilidad a elevadas temperaturas, a pHs extremos y a altas fuerzas salinas, así como también notable estabilidad bioquímica frente a ensayos de simulación gástrica in vitro (Capítulo 2 – Parte 2). En el Capítulo 3 se describe la purificación y caracterización bioquímica del primer inhibidor de papaína proveniente de Moringa oleifera, observándose interesantes actividades biológicas con aplicaciones medicinales, principalmente actividad anticoagulante y actividad antimicrobiana frente a bacterias patógenas. En el Capítulo 4 se desarrolla el análisis bioinformático de la estructura del EGF, con el fin de diseñar una estrategia de mutagénesis sitio-dirigida que permita la producción de un EGF mutante con resistencia a la proteólisis. Este capítulo se encuentra en etapa de investigación, ya que al haber hallado actividad protectora con el inhibidor de carboxipeptidasa aislado de papas andinas en el Capítulo 2 – Parte 1 (rimaPCI), la investigación fue desviada a la búsqueda de nuevos inhibidores que presenten dicha actividad. En el último capítulo, Capítulo 5, se presentan las conclusiones más relevantes obtenidas a lo largo de la Tesis. Se describen además, las líneas de investigación que se originan a partir de este trabajo de tesis doctoral y en las que deberían orientarse las investigaciones futuras de nuestro grupo.