Medellín - Ciencias - Maestría en Ciencias - Biotecnología · 2025
Diseño racional y validación in silico e in vitro de péptidos antimicrobianos sintéticos inspirados en proteomas de especies de la biodiversidad colombiana
La creciente resistencia de los microrganismos a los antibióticos y la baja eficacia de los antivirales representan una crisis de salud pública con un impacto significativo, estimándose que para 2050 esta problemática podría causar alrededor de 10 millones de muertes anuales. Ante esta situación, los péptidos antimicrobianos y antivirales han emergido como alternativas prometedoras debido a su alta especificidad y menor propensión a generar resistencia. Colombia por su biodiversidad ofrece un recurso valioso para la identificación de péptidos con potencial terapéutico. En este estudio, se utilizaron plataformas bioinformáticas para analizar el proteoma de 20 organismos, obteniendo 17,483,597 péptidos, de los cuales se seleccionaron ocho con alta predicción de actividad antimicrobiana (>95 %) y antiviral (>70 %), además de cumplir con parámetros favorables de bioseguridad y estabilidad biológica. Posteriormente, estos péptidos fueron optimizados mediante modificaciones estructurales para mejorar su estabilidad y bioseguridad. La validación in silico, mediante acoplamiento molecular con la proteína Spike del SARS-CoV-2, evidenció que los péptidos Vp-P1 y Pl-P4 establecen interacciones fuertes con el dominio viral, sugiriendo una posible inhibición de la entrada del virus en células huésped. Asimismo, los péptidos Pl-P4M y Am-P5 mostraron interacciones cercanas, estables y fuertes con la tríada catalítica del complejo NS2B-NS3 del virus del Dengue, indicando su potencial inhibitorio en el procesamiento de la poliproteína viral. Además, la evaluación in vitro contra microorganismos evidenció que siete de los diez péptidos presentaron actividad significativa (MIC <10 µM). Estos hallazgos resaltan su potencial para estudios preclínicos, reafirmando la importancia de las estrategias utilizadas en el desarrollo de nuevos compuestos contra patógenos de interés clínico. Palabras clave: Biodiversidad, Péptidos, Antivirales, Antimicrobianos, Acoplamiento molecular . (Texto tomado de la fuente)
Texto completo 149 páginas con texto de 156
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Contenido
- Introducciónp. 15
- Objetivosp. 19
- Objetivo Generalp. 19
- Objetivos Específicosp. 19
- Marco teóricop. 21
- Resistencia en microorganismosp. 21
- Péptidos Antimicrobianosp. 25
- Péptidos antiviralesp. 29
- Características de los péptidos bioactivosp. 31
- Biodiversidad colombiana para la búsqueda de nuevas moléculas bioactivasp. 33
- “Virtual screening” en la investigación de AMPsp. 34
- Acoplamiento molecularp. 37
- Metodologíap. 41
- FASE 1. Análisis in silicop. 41
- Búsqueda y optimización de péptidos con potencial antimicrobiano y antiviralp. 41
- Análisis estructural y de acoplamiento molecularp. 47
- Predicción de la actividad antimicrobiana con DBASSPp. 50
- Fase 2. Análisis in vitrop. 51
- Evaluación de la actividad antibacteriana y antifúngicap. 51
- Análisis de morfología celularp. 52
- Evaluación de la actividad citotóxicap. 53
- Evaluación de la actividad hemolíticap. 54
- Resultadosp. 56
- Fase 1. Análisis in silicop. 41
- validados experimentalmentep. 56
- colombiana e identificación de secuencias peptídicasp. 57
- Péptidos seleccionados con probabilidad de actividad antimicrobianap. 59
- y capacidad de penetración celular de los péptidos seleccionadosp. 64
- Evaluación de las características de bioseguridad de los péptidos seleccionadosp. 64
- Evaluación de similitud con péptidos de la base de datos APD3p. 65
- Modificación de los péptidos antimicrobianosp. 45
- Estructura de los péptidos originales y modificadosp. 47
- Acoplamiento molecular de los péptidos contra la proteína Spike del SARS-Cov2p. 75
- Acoplamiento molecular de los péptidos contra el virus del Denguep. 79
- Predicción de actividad antimicrobiana especificap. 84
- Fase 2. Análisis in vitrop. 51
- Evaluación in vitro de actividad antimicrobiana y citotóxicap. 85
- Determinación del índice terapéuticop. 87
- Efecto de los péptidos antimicrobianos sobre la morfología de las célulasp. 88
- Discusiónp. 91
- mecanismos de acción distintos pero complementariosp. 91
- La estrategia computacional permite la identificación y selección de AMPsp. 92
- novedosos en términos de diseño y funcionalidadp. 97
- actividad biológicap. 17
- fisicoquímicasp. 123
- significativamente la bioseguridadp. 102
- Los péptidos modificados son novedosos en términos de diseño y funcionalidadp. 103
- contra el SARS-CoV2 y DENVp. 104
- significativa in vitrop. 110
- la exposición a los AMPsp. 113
- La mayoría de los AMPs presentaron baja citotoxicidad in vitrop. 114
- seguros para posteriores estudiosp. 115
- Conclusiones y recomendacionesp. 117
- Conclusionesp. 117
- Recomendacionesp. 119
- A. Anexop. 123
- A.1 Resumen de análisis estadístico de propiedades fisicoquímicas en AMPs y AVPsp. 123
- A.2 Estructura tridimensional de los péptidos con PEP-FOLD3p. 123
- Bibliografíap. 125
- Figura 1: Clases estructurales comunes de los AMPsp. 26
- Figura 2: Mecanismos de acción de los AMPs sobre la membrana citoplasmáticap. 27
- Figura 3: Mecanismos de acción de los AVPsp. 30
- de péptidos con potencial antimicrobiano y antiviralp. 46
- antimicrobianos y antivirales validados experimentalmentep. 57
- Figura 6. Rueda helicoidal de los péptidos seleccionados y modificados con HeliQuestp. 67
- AlphaFold2p. 75
- Figura 8. Diagramas de LigPlot+ de las interacciones de RBD con Vp-P1 y Pl-P4p. 78
- Figura 9. Ubicación de la interacción de RBD y los péptidos Vp-P1 y Pl-P4p. 79
- Figura 10. Diagramas de LigPlot+ de las interacciones NS2B-NS3 con Pl-P4M y Am-P5p. 83
- Figura 11. Ubicación de la interacción del complejo NS2B-NS3 con Pl-P4M y Am-P5p. 84
- Figura 12. Mapa de calor de la probabilidad de actividad antimicrobiana de los péptidosp. 85
- Figura 13. Microscopía electrónica de barrido de las célulasp. 89
- Figura 14. Predicción de estructura tridimensional de los péptidos con PEP-FOLF3p. 124
- Tabla 1. Organismos seleccionados para el análisis de sus proteomas buscando péptidosp. 58
- antiviral con cada uno de los clasificadoresp. 59
- Tabla 3. Péptidos seleccionados con su organismo y ubicación en proteína de origenp. 60
- Tabla 4. Resultados de las predicciones de actividad antimicrobiana de los péptidosp. 62
- Tabla 5. Resultados de las predicciones de actividad antiviral de los péptidos seleccionadosp. 62
- Tabla 6. Propiedades fisicoquímicas de los péptidos seleccionadosp. 63
- capacidad de penetración celular de los péptidos seleccionadosp. 43
- Tabla 9. Evaluación de la originalidad de los péptidos comparados con la base de datos ADP3p. 66
- Tabla 10. Secuencias originales y modificadasp. 68
- Tabla 11. Predicciones de actividad antimicrobiana de los péptidos modificadosp. 68
- Tabla 12. Resultados de las predicciones de actividad antiviral de los péptidos modificadosp. 69
- Tabla 13. Propiedades fisicoquímicas de los péptidos modificadosp. 70
- los péptidos modificadosp. 71
- con el dominio RBD de la proteína Spike del SARS-Cov2p. 76
- con el complejo NS2B-NS3 del virus del Denguep. 81
- seis especies bacterianas, C. albicans, glóbulos rojos, linfocitos y células A549p. 86
- índice terapéutico calculado para cada especie microbiana y cada péptidop. 87
- Tabla 21. Rangos intercuartílicos de las propiedades fisicoquímicas de AMPs y AVPsp. 123