Interacción aminoglicósido-ARNbases moleculares y diseño de nuevos ligandos

Resumen

Los aminoglicósidos son una familia de antibióticos de naturaleza oligosacarídica ampliamente utilizados en clínica. Constituyen, a su vez, una de las familias más importantes de ligandos de ARN, siendo capaces de reconocer de forma específica una gran variedad de dianas de origen viral o bacteriano de relevancia biológica. Por lo tanto, desde una perspectiva química biológica, estos compuestos pueden considerarse armazones privilegiados para el desarrollo de ligandos poli-aminados de ARN de alta afinidad. Por lo que respecta a su actividad antibiótica, la emergencia y diseminación de fenómenos de resistencia bacteriana ha conferido a la búsqueda de nuevos compuestos activos un carácter de urgencia en años recientes. Desafortunadamente, a pesar de los esfuerzos realizados en este campo durante los últimos 20 años, los avances obtenidos hasta la fecha pueden calificarse de discretos. En nuestra opinión, dos son las razones que han obstaculizado en mayor medida el desarrollo de nuevos compuestos dotados de novedosas actividades. Por un lado, desde una perspectiva fundamental, nuestra comprensión de las fuerzas intermoleculares que determinan la afinidad y selectividad de la interacción ARN ligando es todavía limitada. En segundo lugar, la dificultad inherente a la preparación de estos compuestos ha supuesto un freno significativo a la química biológica de los aminoglicósidos. Efectivamente, la elevada polaridad de estas moléculas, la presencia de un buen número de posiciones químicamente equivalentes así como su complejidad estructural confieren a la obtención de nuevos derivados el carácter de reto sintético. En la presente tesis pretendemos contribuir a la superación de ambas limitaciones empleando para ello aproximaciones basadas en química combinatoria dinámica y RMN. Así, en la primera parte se aborda un estudio experimental de interacciones CH ¿¿ en agua. Cabe destacar que, a pesar de su discreta contribución a la energía libre de asociación, estos contactos son ubicuos en complejos aminoglicósido ARN y resultan determinantes para la especificidad del proceso de reconocimiento. Con objeto de analizar de forma cuantitativa sus propiedades se han diseñado y sintetizado diversas librerías que incorporan una gran variedad de donadores y aceptores CH ¿ estructuralmente diversos. Empleando una aproximación combinatoria dinámica, dichas librerías han permitido cuantificar con precisión la estabilidad de más de un centenar de complejos, evidenciando diferencias entre ellos inferiores a la décima de kcal mol. A partir de los valores de energía libre obtenidos se han derivado las principales relaciones estructura estabilidad que gobiernan la formación de los complejos CH ¿¿en medios fisiológicos. Adicionalmente, nuestro análisis ha demostrado el papel protagonista que las interacciones electrostáticas y las fuerzas solvofóbicas desempeñan en la estabilización de los mismos. La segunda parte de esta memoria se ha centrado al desarrollo de una nueva metodología para el diseño y optimización de ligandos poli aminados de ARN basados en aminoglicósidos. Más concretamente, hemos explorado la reactividad de los complejos aminoglicósido ARN en reacciones de aminación reductora como fuente de información de relevancia químico-médica. Nuestros esfuerzos se han centrado inicialmente en una modificación química sencilla pero de gran potencial en química biológica, como es la N metilación con formaldehído. Dada la gran complejidad de las mezclas de reacción resultantes, ha sido preciso la puesta a punto de un novedoso protocolo de deconvolución basado en la implementación de esquemas sencillos de marcaje y dilución isotópica y experimentos de RMN. Los resultados obtenidos demuestran que la reactividad del ligando en su estado asociado a ARN puede proporcionar información valiosa, de carácter cinético, termodinámico o dinámico.