Insua

Los péptidos y proteínas son moléculas naturales responsables de la inmensa mayoría de funciones de una célula. La actividad de una proteína es sólo posible si ésta se encuentra en una conformación tridimensional correcta, que es el resultado de su plegamiento mediante interacciones no covalentes. De este modo, las proteínas alcanzan una gran complejidad estructural que se traduce en funciones e interacciones altamente específicas.

Inspirados por los motivos de plegamiento proteico naturales, es posible diseñar de forma racional fragmentos cortos de proteínas (i.e. péptidos) capaces de ensamblarse de forma no covalente en nanoestructuras funcionales. Como un juego de Lego®, pequeños péptidos pueden unirse por interacciones supramoleculares para generar nanoestructuras complejas ordenadas (i.e. auto-ensamblaje).

En perspectiva, el grupo trabaja en el diseño y desarrollo de péptidos auto-ensamblantes para aplicación biomédica, combinando química y nanotecnología hacia la biología.

TERAPIAS SUPRAMOLECULARES

El concepto actual de medicamento consiste en un principio activo (i.e. fármaco) que actúa como una molécula individual en el organismo para desencadenar una respuesta terapéutica. Así, el fármaco se une a su diana, habitualmente un receptor en la superficie celular o un enzima, causando su activación o inhibición.

Nuestro grupo trata de romper con la concepción de medicamento como molécula individual, dirigiendo la atención a las nanoestructuras supramoleculares como agentes terapéuticos. Desde hace décadas, ya se estudian nanomateriales para controlar la liberación de fármacos en el organismo, pero estas nanoestructuras son inertes farmacológicamente. Nuestra visión busca desarrollar nanoestructuras activas como agentes terapéuticos, cuya acción pueda ser controlada por eventos reversibles de (des)ensamblaje supramolecular.

En esta línea de investigación, desarrollamos péptidos citotóxicos capaces de regular su acción antimicrobiana y antitumoral según su estado supramolecular (e.g. ensamblado = inactivo; desensamblado = activo). Podemos usar estímulos ambientales, químicos y biológicos para inducir cambios supramoleculares y así dirigir su acción.

FUNCIÓN COOPERATIVA

La química de sistemas estudia las propiedades y funciones emergentes de moléculas en interacción o interconversión. Este campo tiene una relación directa con el estudio químico fundamental de la vida, donde las propiedades de una mezcla de moléculas van más allá de la suma de sus propiedades individuales. Solo la coordinación y el estado energético de los componentes celulares son capaces de realizar las funciones que caracterizan a un ser vivo - esta es la química de sistemas.

Gran parte del trabajo en química de sistemas tiene un eje supramolecular, ya que las moléculas auto-ensambladas pueden realizar funciones cooperativas, por ejemplo, producir ambientes catalíticos biomiméticos, generar estados ensamblados disipativos, o la replicación molecular competitiva (i.e. evolución Darwiniana molecular).

Nuestro grupo desarrolla péptidos capaces de realizar funciones cooperativas como herramientas biotecnológicas y terapéuticas de nueva generación. Así, el desarrollo de células sintéticas mínimas, o protocélulas, busca reproducir funciones celulares a partir de moléculas comerciales inertes (e.g. captación selectiva de moléculas externas, comunicación intercelular, replicación molecular, etc.).