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Glicomiméticos de ácido hialurónico como terapia adyuvante contra patologías tumorales
Get PDFFil: Modenutti, Carlos Pablo. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Buenos Aires, ArgentinaA pesar de los grandes avances que existen en el conocimiento del cáncer de mama,\nlos principales tratamientos sistémicos que se utilizan para combatir la enfermedad\navanzada son la hormonoterapia y la quimioterapia. Esta ultima estrategia, si bien es\nefectiva en la mayoría de los casos, suele ser nociva para el paciente.\nEl Ácido Hialurónico (AH) esta compuesto por unidades repetidas de disacáridos de Dglucurónico\ny N-acetil-D-glucosamina, unidos mediante enlaces alternados B1-3 y B1-4.\nLa mayoría de los procesos en los cuales el AH se encuentra involucrado están mediados\npor su principal receptor, CD44, una glicoproteína de membrana que se encuentra\npresente en muchos tipos celulares.\nSe ha demostrado que los oligosacáridos de Ácido Hialurónico (oAH) tienen la\ncapacidad de inhibir la proliferación celular (e inclusive, en algunos casos, de inducir\napoptosis) en diferentes modelos de patologías tumorales, como ser las lineas celulares\nde cáncer de colon, de distintos linfomas y de cáncer de mama. Ademas, cuando se\nadministran en combinación con fármacos antitumorales de uso convencional como la\nDoxorrubicina en lineas celulares cultivadas in vitro, son capaces de actuar de forma\nsinérgica, permitiendo una reducción de la dosis del quimioterápico.\nEstas propiedades de los oAH, los posicionan como buenos candidatos para su\nadministración conjunta con quimioterápicos en una terapia adyuvante. Pero los oAH\npresentan dos grandes desventajas. La primera, es que al ser un componente del\norganismo, su metabolismo se encuentra estrechamente regulado, a tal punto que su vida\nmedia en la circulación sanguínea es de apenas un par de minutos. El otro es su costo de\nproducción elevado. Es por ello, que la búsqueda de compuestos con propiedades\nequivalentes a las de los oAH surge como una prometedora linea de investigación.\nUno de los desafíos más grandes de la química medicinal es el empleo de\noligosacáridos como medicamentos. Los avances en la comprensión funcional de las\ninteracciones proteína-carbohidrato han permitido el desarrollo de una nueva clase de\nfármacos, conocidos como fármacos glicomiméticos.\nEstos compuestos bioactivos son capaces de imitar la función de los hidratos de\ncarbono pero carecen de las propiedades no deseadas de los mismos (propiedades\nfarmacocinéticas y farmacodinámicas insuficientes, baja actividad y permeabilidad a los\ntejidos, escasa estabilidad y vida media en suero).\nLa visión detallada de las interacciones carbohidrato-proteína que se requiere para el\ndiseño de esta clase de moléculas es provista en general por la cristalografía y la RMN.\nPero no siempre se puede contar con este tipo de información experimental y es por ello\nque el empleo de simulaciones computacionales para obtener información estructural de\nbiomoléculas en proyecto de desarrollo de fármacos es cada vez mas difundido en la\nactualidad.\nLas herramientas bioinformaticas que se emplean en la búsqueda y optimización de\nnuevos fármacos, fueron concebidas con una perspectiva utilitaria multipropósito, por lo\nque en algunos casos, los resultados obtenidos no son tan confiables. Es por ello que la\nadecuación de dichas herramientas a un sistema particular, es habitual dentro del proceso\nde descubrimiento de nuevos compuestos.\nTeniendo en cuenta estos antecedentes, nos propusimos como objetivo de identificar\ncompuestos naturales capaces de actuar como glicomiméticos de oAH. Para ello,\nrealizamos un análisis detallado de las propiedades moleculares de los oAH como así\ntambién de los principales características que determinan su interacción con CD44\nmediante el empleo de simulaciones de Dinámica Molecular. Luego de una\ncaracterización rigurosa, identificamos que el tipo de enlaces alternados (B1-3 y B1-4) y\nque la presencia del azúcar N-Acetilglucosamina eran de suma importancia.\nA partir de estos datos y luego de una búsqueda en bases de datos de compuestos\nnaturales, identificamos dos polímeros que cumplían con la características de presentar\nenlaces alternados (Liquenina y Xilano) y uno compuesto exclusivamente por NAcetilglucosamina\n(Quitina).\nUna vez identificados los compuestos, procedimos a la construcción de los complejos\ncorrespondientes con CD44, con el fin de evaluar la afinidad relativa del receptor por cada\nuno de ellos. Debido a que las herramientas disponibles para la predicción de estructuras\nproteína-carbohidrato presentan un grado muy bajo de precisión y exactitud, se desarrollo\nun método alternativo al que se emplea habitualmente con el programa de docking\nAutodock (CADM), basado en la estructura del solvente en el sitio de reconocimiento para\ncarbohidratos (CBS), al cual denominamos WSBDM.\nUtilizando el WSBDM, obtuvimos complejos entre CD44 y tetrasacáridos de cada uno\nde los compuestos seleccionados. Luego realizamos simulaciones de Dinámica Molecular\ncon el fin de caracterizar la estabilidad de los oligosacáridos el CBS de CD44 y estimar la\nafinidad relativa por receptor a partir del calculo de energía libre de unión con un método\nde punto final (MMPB-SA). Los resultados indican que solo los oligosacáridos de\nLiquenina (oLi), tendrían una afinidad significativa por CD44.\nPor ultimo, decidimos evaluar in vitro la actividad de estos compuestos. Los resultados\nde los ensayos del efecto de los oligosacáridos, indican que solo los oLi serian capaces\ndisminuir de forma significativa la proliferación celular, en concordancia con los resultados\nobtenidos in silico. Por otro lado, y mas interesante aun, cuando los oligosacáridos son\nadministrados en combinación con Doxorrubicina, tanto los oligosacárido de Liquenina\ncomo los de Xilano, son capaces de potenciar la actividad del quimioterápico. Estos\nresultados indicarían que quizás estén ejerciendo su efecto por una vía independiente de\nCD44. Estos resultados in vitro constituyen solo una prueba de concepto de los hallazgos\nrealizados in silico, pero constituyen un estimulo a futuras investigaciones en el tema.InmunologíaDoctor de la Universidad de Buenos Aires en Farmacia y Bioquímic
An efficient use of X-ray information, homology modeling, molecular dynamics and knowledge-based docking techniques to predict protein-monosaccharide complexes
Get PDFUnraveling the structure of lectin-carbohydrate complexes is vital for understanding key biological recognition processes and development of glycomimetic drugs. Molecular Docking application to predict them is challenging due to their low affinity, hydrophilic nature and ligand conformational diversity. In the last decade several strategies, such as the inclusion of glycan conformation specific scoring functions or our developed solvent-site biased method, have improved carbohydrate docking performance but significant challenges remain, in particular, those related to receptor conformational diversity. In the present work we have analyzed conventional and solvent-site biased autodock4 performance concerning receptor conformational diversity as derived from different crystal structures (apo and holo), Molecular Dynamics snapshots and Homology-based models, for 14 different lectin-monosaccharide complexes. Our results show that both conventional and biased docking yield accurate lectin-monosaccharide complexes, starting from either apo or homology-based structures, even when only moderate (45%) sequence identity templates are available. An essential element for success is a proper combination of a middle-sized (10-100 structures) conformational ensemble, derived either from Molecular dynamics or multiple homology model building. Consistent with our previous works, results show that solvent-site biased methods improve overall performance, but that results are still highly system dependent. Finally, our results also show that docking can select the correct receptor structure within the ensemble, underscoring the relevance of joint evaluation of both ligand pose and receptor conformation.Fil: Blanco Capurro, Juan Ignacio. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Di Paola, Matías Ezequiel. Universidad de Buenos Aires; ArgentinaFil: Gamarra, Marcelo Daniel. Universidad de Buenos Aires; ArgentinaFil: Marti, Marcelo Adrian. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Modenutti, Carlos Pablo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentin
The Structural Biology of Galectin-Ligand Recognition: Current Advances in Modeling Tools, Protein Engineering, and Inhibitor Design
Get PDFGalectins (formerly known as “S-type lectins”) are a subfamily of soluble proteins that typically bind β-galactoside carbohydrates with high specificity. They are present in many forms of life, from nematodes and fungi to animals, where they perform a wide range of functions. Particularly in humans, different types of galectins have been described differing not only in their tissue expression but also in their cellular location, oligomerization, fold architecture and carbohydrate-binding affinity. This distinct yet sometimes overlapping distributions and physicochemical attributes make them responsible for a wide variety of both intra- and extracellular functions, including tremendous importance in immunity and disease. In this review, we aim to provide a general description of galectins most important structural features, with a special focus on the molecular determinants of their carbohydrate-recognition ability. For that purpose, we structurally compare the human galectins, in light of recent mutagenesis studies and novel X-ray structures. We also offer a detailed description on how to use the solvent structure surrounding the protein as a tool to get better predictions of galectin-carbohydrate complexes, with a potential application to the rational design of glycomimetic inhibitory compounds. Finally, using Gal-1 and Gal-3 as paramount examples, we review a series of recent advances in the development of engineered galectins and galectin inhibitors, aiming to dissect the structure-activity relationship through the description of their interaction at the molecular level.Fil: Modenutti, Carlos Pablo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Blanco Capurro, Juan Ignacio. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Di Lella, Santiago. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Marti, Marcelo Adrian. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentin
Study of proteins that bind carbohydrates of biological relevance
Get PDFLas proteínas que unen hidratos de carbono abarcan diversas familias estructurales y se encuentran asociadas a diferentes funciones celulares (metabolismo, reconocimiento, señalización, entre otras). Es por ello, que la comprensión detallada de cómo las mismas interactúan con sus sustratos, y cómo se producen los fenómenos de interacción y/o los mecanismos de reacción enzimáticos asociados, continúan siendo uno de los principales temas de estudio en biología estructural y en glicobiología. Por otra parte, las herramientas teóricas de modelado y simulación computacional (docking, Modelado Comparativo y Dinámica Molecular) son un instrumento clave para abordar la comprensión de los fenómenos de interacción “proteína-ligando” con detalle atómico-molecular, y de esta manera contribuir al diseño racional de ligandos con potencial uso terapéutico o biotecnológico. En este contexto, los objetivos del presente trabajo de Tesis, adoptando como casos de estudio diversas proteínas que unen hidratos de carbono de relevancia en biologia, son: i) la aplicación de las mencionadas herramientas bioinformáticas combinadas y evaluar su poder predictivo para modelar la interacción “proteína-carbohidrato”. ii) el estudio de los mecanismos de reconocimiento y reacción de un sistema enzima-glicano complejo como es la UDP-Glicoproteína-Glucosil-Transferasa” (UGGT). Para cumplir el primer objetivo, se seleccionaron diversas estructuras de complejos proteìna-carbohidrato y se aplicaron las técnicas de docking convencional y docking “sesgado por sitios de solvente”. Como resultado, se demostró que el uso de sitios de solvente en esquemas de docking a) permite predecir correctamente la pose del carbohidrato en el sitio de unión; b) mejora la capacidad del método convencional de colocar la pose correcta entre los primeros lugares del ranking del total de poses encontradas; y c) permite encontrar la estructura proteica óptima de entre un ensamble de estructuras. Para el segundo objetivo, se adoptó como caso de estudio la proteína UGGT, una enzima glicosiltransferasa del retículo endoplasmático que previene que las glicoproteínas que no hayan alcanzado su estado final de plegado sean exportadas fuera esta organela prematuramente. Esto lo logra produciendo la unión química entre una molécula de glucosa y el glicano de alta manosa Man9GlcNac2 (M9). Para lograr esta glucosilación diferencial y discriminar entre sustratos “correctamente” o “incorrectamente” plegados, implica que debe reconocer no solo el glicano M9, sino también la porción proteica de las glicoproteínas. Cómo resultado del presente trabajo de tesis, se consiguió: a) construir un modelo del glicano M9 sobre la superficie proteica, validado por el análisis de su mecanismo de reacción y correspondiente perfil de energía libre. b) Esbozar un modelo integral del reconocimiento de sustratos (glicano y proteína mal plegada) de UGGT basado en el estudio dinámico de la flexibilidad estructural interdominio y la cavidad proteica.Proteins that bind carbohydrates belong to many diverse structural families and are involved in many different cellular functions (metabolism, recognition, signaling, among others). As a result, the deep understanding on how they interact with their substrates, and how the interaction processes and enzymatic reaction mechanisms occur continue to be one of the main challenging topics in structural biology and glycobiology. In adittion, the theoretical tools of computational simulation and modeling (Bias-docking, Comparative Modeling and Molecular Dynamics) are a key component to study the “protein-ligand” interaction phenomenon with atomistic detail, and by this means contribute to the rational design of ligands with potential therapeutic or biotecnological uses. In this context, the objective of this Thesis work is, by adopting many different proteins that bind carbohydrates as case study, are: i) the application of the above mentioned bioinformatic tools combined to evaluate its predictive ability to model the interaction between protein and carbohydrates. ii) the study of the recognition and reaction mechanism of a complex enzyme-glycan system such as the “UDP-Glycoprotein-Glucosyl-Transferase'' (UGGT). To fulfill the first objective, a compilation of different protein-carbohydrate complex structures were subjected to the “Conventional docking” and “Solvent-Site Bias docking” techniques. As a result, it was found that the use of solvent sites in docking protocols a) correctly predicts the carbohydrate pose in the binding site; b) improves its capacity of placing the correct pose among the firsts places of the pose-ranking, and c) allows to find the optimal protein structure within a structural ensemble. To address the second objective, the protein UGGT was adopted as a case study. UGGT is a glycosyltransferase enzyme of the Endoplasmic Reticulum that prevents those glycoproteins that have not reached its native fold from being exported and continue the secretion pathway. This is achieved by producing the chemical bond between a glucose moiety and the high mannose glycan Man9GlcNac2 (M9). To achieve this differential glucosylation and be able to differentiate between “correctly folded” or “incorrectly folded” substrates, necessarily implies that it needs to recognize not only the M9 glycan but also the protein portion of glycoproteins. The challenge underlying the second objective, therefore, to elucidate this mechanism. As a result of this thesis work, it was possible to: a) build a model of the M9 glycan over the protein surface, validated by its reaction mechanism and Free Energy profile b) Propose an integral model of substrate recognition (glycan and misfolded protein) of UGGT based on the dynamic study of the interdomain flexibility and the protein cavity.Fil: Blanco Capurro, Juan Ignacio. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina
First whole-genome shotgun sequence of a promising cellulase secretor, Trichoderma koningiopsis strain POS7
Get PDFTrichoderma koningiopsis strain POS7 produces significantly large amounts of cellulase enzymes in solid-state fermentation. The Illumina-based sequence analysis reveals an approximate genome size of 36.6 Mbp, with a G+C content of 48.82% for T. koningiopsis POS7. Based on ab initio prediction, 12,661 coding genes were annotated.Fil: Castrillo, María Lorena. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad Nacional de Misiones. Facultad de Ciencias Exactas, Químicas y Naturales; ArgentinaFil: Bich, Gustavo Angel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad Nacional de Misiones. Facultad de Ciencias Exactas, Químicas y Naturales; ArgentinaFil: Modenutti, Carlos Pablo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Turjanski, Adrian. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Zapata, Pedro Dario. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad Nacional de Misiones. Facultad de Ciencias Exactas, Químicas y Naturales; ArgentinaFil: Villalba, Laura Lidia. Universidad Nacional de Misiones. Facultad de Ciencias Exactas, Químicas y Naturales; Argentin
Solvent structure improves docking prediction in lectin-carbohydrate complexes
Get PDFRecognition and complex formation between proteins and carbohydrates is a key issue in many important biological processes. Determination of the three-dimensional structure of such complexes is thus most relevant, but particularly challenging because of their usually low binding affinity. In silico docking methods have a long-standing tradition in predicting protein-ligand complexes, and allow a potentially fast exploration of a number of possible protein-carbohydrate complex structures. However, determining which of these predicted complexes represents the correct structure is not always straightforward.In this work, we present a modification of the scoring function provided by AutoDock4, a widely used docking software, on the basis of analysis of the solvent structure adjacent to the protein surface, as derived from molecular dynamics simulations, that allows the definition and characterization of regions with higher water occupancy than the bulk solvent, called water sites. They mimic the interaction held between the carbohydrate-OH groups and the protein. We used this information for an improved docking method in relation to its capacity to correctly predict the protein-carbohydrate complexes for a number of tested proteins, whose ligands range in size from mono-to tetrasaccharide. Our results show that the presented method significantly improves the docking predictions. The resulting solvent-structure-biased docking protocol, therefore, appears as a powerful tool for the design and optimization of development of glycomimetic drugs, while providing new insights into protein-carbohydrate interactions. Moreover, the achieved improvement also underscores the relevance of the solvent structure to the protein carbohydrate recognition process.Fil: Gauto, Diego Fernando. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía; ArgentinaFil: Petruk, Ariel Alcides. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Inorgánica, Analítica y Química Física; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Modenutti, Carlos Pablo. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Biológica; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Blanco Capurro, Juan Ignacio. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Biológica; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Di Lella, Santiago. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Biológica; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Marti, Marcelo Adrian. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía; Argentin
Going Beyond Counting First Authors in Author Co-citation Analysis
Get PDFThe present study examines one of the fundamental aspects of author co-citation analysis (ACA) - the way co-citation
counts are defined. Co-citation counting provides the data on which all subsequent statistical analyses and mappings
are based, and we compare ACA results based on two different types of co-citation counting - the traditional type that
only counts the first one among a cited work's authors on the one hand and a non-traditional type that takes into
account the first 5 authors of a cited work on the other hand. Results indicate that the picture produced through this non-traditional author co-citation counting contains more coherent author groups and is therefore considerably clearer. However, this picture represents fewer specialties in the research field being studied than that produced through the traditional first-author co-citation counting when the same number of top-ranked authors is selected and analyzed. Reasons for these effects are discussed
Variations on the Author
Get PDF“Variations on the Author” discusses two of Eduardo Coutinho’s recent films (Um Dia na Vida, from 2010, and Últimas Conversas, posthumously released in 2015) and their contribution to the general question of documentary authorship. The director’s filmography is characterized by a consistent yet self-effacing form of authorial self-inscription: Coutinho often features as an interviewer that rather than express opinions propels discourses; an interviewer that is good at listening. This mode of self-inscription characterizes him as an author who is not expressive but who is nonetheless markedly present on the screen. In Um Dia na Vida, however, Coutinho is completely absent form the image, while Últimas Conversas, on the contrary, includes a confessional prologue that moves the director from the margins to the center of his films. This article examines the ways in which these works stand out in the filmography of a director who offers new insights into the notion of cinematic authorship
Appropriate Similarity Measures for Author Cocitation Analysis
Get PDFWe provide a number of new insights into the methodological discussion about author cocitation analysis. We first argue that the use of the Pearson correlation for measuring the similarity between authors’ cocitation profiles is not very satisfactory. We then discuss what kind of similarity measures may be used as an alternative to the Pearson correlation. We consider three similarity measures in particular. One is the well-known cosine. The other two similarity measures have not been used before in the bibliometric literature. Finally, we show by means of an example that our findings have a high practical relevance.information science;Pearson correlation;cosine;similarity measure;author cocitation analysis
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