Granja Guillán

Líneas de investigación

Nanotubos Peptídicos: vídeos: 1-Supramolecular drugs, 2-Computational study
Síntesis de Taxanos: Compuestos Policíclicos Complejos de Interés Médico-Biológico

Investigador(es) principal(es)

Catedrático de Universidad

Miembros del grupo

García Fandiño, Rebeca

Investigadora postdoctoral

Guerra Fandiño, Arcadio J.

Estudiante de Doctorado

Otero Fraga, Jorge

Estudiante de Doctorado

Ozores Teira, Haxel Lionel

Estudiante de Doctorado

Priegue Caamaño, Juan Manuel

Estudiante de Doctorado

Rodríguez Vázquez, Nuria

Estudiante de Doctorado

Sayar Insua, Noel

Estudiante de Doctorado

Montenegro García, Javier

Investigador Juan de La Cierva

Fuertes García, Alberto

Estudiante de Máster

González Freire, Eva

Estudiante de Máster

Amorín López, Manuel

Colaborador

Investigación

Uno de los grandes retos de la química orgánica sintética actual es la construcción de estructuras complejas con un control riguroso de su forma tridimensional, grupos funcionales y componentes, en un número reducido de etapas y tiempo, con un bajo coste y de forma no contaminante.

Desde nuestro punto de vista, la construcción eficiente de estructuras complejas solo se puede alcanzar mediante los procesos de auto-ensamblaje molecular. En este caso se trata de estructuras que van más allá de la molécula (supramoleculares) en la que las pequeñas moléculas especialmente diseñadas se unen entre sí mediante unos enlaces no covalentes, tales como los enlaces de hidrógeno, halógeno, van der Waals, etc. Adicionalmente, la química organometálica y de coordinación pueden desempeñar un papel fundamental en estos procesos, tanto por su capacidad para organizar diferentes moléculas (ligandos) con geometrías diversas como porque permiten preparar catalizadores nuevos para una gran variedad de transformaciones químicas

Nuestra actividad científica se inspira en dichos principios básicos.

PREPARACIÓN DE NANOTUBOS PEPTÍDICOS

Los nanotubos peptídicos son una nueva clase de biomateriales supramoleculares formados por el apilamiento de péptidos cíclicos. Estos péptidos están especialmente diseñados para que adopten una conformación plana, forma de anillo o disco, en la que todos los grupos amida del esqueleto peptídico (carbonilos y NH) quedan dispuestos perpendicularmente al plano del anillo de tal forma que pueden formar enlaces de hidrógeno con los mismos grupos de otros ciclopéptidos. En esta conformación, todas las cadenas laterales se proyectan hacia el exterior modificando las características de la superficie del conjunto tubular, por lo que es posible formar nanotubos en diferentes medios y condiciones con un preciso control del diámetro interno del nanotubo. Para la construcción de estos materiales las moléculas diseñadas tienen que contener toda la información estructural que determina las condiciones en las que se forma el nanotubo y las propiedades que se derivan de este.

Una de las características de los nanotubos con los que trabajamos en el grupo de investigación, y que los hace especialmente únicos, es la posibilidad de modificar también sus propiedades internas. Esta modificación se consigue gracias a la utilización de gamma-aminoácidos cíclicos. Las cavidades internas de los nanotubos son espacios que tienen una única dimensión y, por tanto, las moléculas ubicadas en su interior pueden tener diferentes propiedades y comportamiento. Todo ello debe permitir la construcción de forma eficiente de nanotubos peptídicos con novedosas propiedades.

  

  

   Representaciones de la interacción de nanotubos de péptidos con membranas lipídicas.
 

Este control mediante el diseño de tanto las propiedades internas como las externas de los nanotubos nos permite, entre otras, explorar aplicaciones específicas como por ejemplo los nanotubos que interaccionen con membranas lipídicas, formando canales que atraviesan las membranas transportando iones o que se depositan paralelamente a las bicapas lipídicas de forma que destruyen las membranas celulares. Esta última propiedad la estamos estudiando para el desarrollo de agentes citotóxicos.

También hemos conseguido que los nanotubos de péptidos se apilen junto a nanotubos de carbono formando nanotubos híbridos, que combinan las propiedades electrónicas y dureza de los de carbono con la biocompatibilidad de los peptídicos.

Representación del acomplamiento de nanotubos peptídicos y de carbono (SWCNTs), JACS, 2014, 136.
 

   

Modelo propuesto para el acoplamiento de nanotubos peptídicos (SCPNs) y de caborno (SWCNTs), JACS, 2014, 136.
 

Finalmente, también hemos desarrollado una “nariz artificial para ADNs” que permite la identificación de oligonucleótidos con una resolución que permite detectar una simple mutación en oligonucleotidos de cadena sencilla (ssDNA). La estrategia se basa en la amplificación de las diferencias en el transporte a través de las membranas de los lipoplejos formados por unos activadores de naturaleza peptídica y el oligonucleótido (Small, 2014, DOI: 10.1002/SMLL20140068).

 

SÍNTESIS DE TAXANOS

Las reacciones en cascada o tipo tándem, que permiten formar más de un enlace químico de forma secuencial en una única transformación, son una herramienta básica en el objetivo de alcanzar una síntesis ideal. En la naturaleza existen muchos procesos biosintéticos basados en transformaciones en cascada, en los que se construyen complejos sistemas policíclicos (esteroides, taxanos, etc.) de forma altamente eficiente y esteroselectiva.

Estamos embarcados en el desarrollo procesos en cascada que permitan la síntesis del taxol y análogos en un reducido número de etapas. En ella utilizamos como pilar las reacciones de ciclación de metátesis de sistemas poliinsaturados (dieninos) que permite crear el sistema tricíclico en una única etapa y que dispone de grupos funcionales que se pueden modificar para introducir los grupos farmacóforos más relevantes.