L’UJI avança en el disseny per ordinador de fàrmacs per a malalties provocades per paràsits o virus

El grup d’investigació de Bioquímica Computacional de la Universitat Jaume I (UJI), liderat pel catedràtic de Química Física Vicent Moliner, avança en el disseny de noves molècules per a sintetitzar medicaments que puguen servir per a tractar malalties infeccioses provocades per paràsits, com ara la malaltia de Chagas que afecta entre 7 i 8 milions de persones, principalment en països llatinoamericans; la malaltia de la son, endèmica a algunes regions de l’Àfrica subsahariana i amb una població en risc d’uns 70 milions en 36 països, o també la COVID-19. L’objectiu és dissenyar molècules que inhibisquen selectivament l’activitat dels patògens sense provocar efectes secundaris als humans.

Els últims resultats del grup s’han publicat en la revista Chemistry. A European Journal. El treball, a més a més, ha estat considerat com a hot paper pels editors i ha sigut seleccionat per a ser portada de la publicació científica per la seua rellevància. L’estudi se centra en una família d’enzims, les cisteïna proteases, les quals tenen la capacitat de trencar proteïnes, és a dir, de degradar-les.

El catedràtic del Departament de Química Física i Analítica recorda, paral·lelament, que el seu equip treballa amb mètodes computacionals en estudiar com funcionen aquestes complexes màquines moleculars a escala atòmica. «La nostra missió és trobar els mecanismes per atacar les proteases dels virus o paràsits amb la finalitat de bloquejar la seua rèplica, però que no afecten enzims similars que tenim al cos humà», argumenta Moliner.

El treball publicat recentment —del qual són coautors l’investigador Kemel Arafet, integrant del grup de Bioquímica Computacional, i el professor Florenci V. González, qui lidera el grup de Química Orgànica i Mèdica a l’UJI— és un estudi computacional que il•lustra com es pot inhibir l’activitat de tres proteases, dos de paràsits i la tercera, humana. Fent ús de càlculs que combinen la mecànica quàntica i la mecànica clàssica, s’ha pogut explorar el mecanisme d’inhibició complet dels tres enzims mitjançant compostos de dipeptidil nitroalquens i identificar les diferències entre aquestes a escala atòmica.

DISSENY RACIONAL DE NOVES MOLÈCULES

Els resultats han confirmat que la inhibició de l’activitat de les cisteïna proteases es produeix per la formació d’un enllaç covalent entre l’enzim i l’inhibidor. Moliner ressalta que han provat que els compostos dipeptidil nitroalquens «són molt més eficients per a les cisteïnes proteases dels paràsits que per a la dels humans, la qual cosa està en total correspondència amb les dades experimentals disponibles i obre la porta al disseny racional de noves molècules amb activitat inhibidora selectiva contra les proteases dels patògens estudiats». «Precisament, aquest estudi ha donat peu perquè, en aquest, moment estem estudiant un altre enzim de la mateixa família; la cisteïna proteasa SARS-CoV-2 Mpro que és clau en la rèplica del virus responsable de la COVID-19», afegeix el catedràtic.

Tot l’equip responsable d’aquesta investigació està molt satisfet perquè, com apunta Moliner, «les nostres conclusions han sigut utilitzades com a guia per a dissenyar noves molècules, les quals ja han sigut sintetitzades pel grup del professor F. González i la seua activitat biològica està sent comprovada pel grup de la doctora T. Schirmeister de la Universitat de Mainz».

Vicent Moliner és catedràtic de Química Física de la Universitat Jaume I i director del grup de Bioquímica Computacional. Es dedica al desenvolupament i aplicació de mètodes teòrics per a l'estudi de processos biològics mitjançant simulacions amb ordinadors de grans prestacions. Recentment, aquest grup de l’UJI va revelar com funcionen els enzims en sistemes relacionats amb processos degeneratius com la malaltia d'Alzheimer. Les seues línies de recerca es centren en el coneixement dels processos de catàlisi en sistemes biològics a escala molecular i la seua aplicació, en col·laboració amb altres grups, en el disseny de nous materials per a la seua utilització en la biomedicina o la biotecnologia, com ara els nous agents farmacològics per a inhibir l’activitat enzimàtica o el disseny de nous enzims.

Llicenciat en Química per la Universitat de València i doctor en la mateixa disciplina per l’UJI, va realitzar la seua estada postdoctoral a la Universitat de Bath (Regne Unit). Des d’aleshores, ha fet múltiples estades d'investigació en universitats i centres d'investigació d'Espanya, el Regne Unit, Suècia, França o Polònia, a més de ser professor visitant en la Universitat Tecnològica de Łódź (Polònia, 2009) i en la Universitat de Bath (Regne Unit, 2017). És membre de la Reial Societat Espanyola de Química, de la Societat Biofísica d'Espanya, de l’American Chemical Society dels Estats Units i Fellow de la Reial Societat de Química del Regne Unit.

El catedràtic de l’UJI Vicent Moliner és autor d'un llibre, vuit capítols de llibre i prop de 200 articles d'investigació en revistes com ara Nature Chemistry, Nature Communications, J. American Chemical Society, Proc. Nat. Acad. Sci. USA, Chemical Science, Angew. Chemie, Chemistry Eur. J. o ACS Catalysis. Quant a reconeixements, Moliner ha rebut diversos guardons com ara el David Parkin Visiting Professor, per la Universitat de Bath en 2017, el Premi a l’Excel·lència Investigadora 2019, atorgat la Reial Societat Espanyola de Química, o el premi Radio Castellón Ciència 2019.

Quantum Mechanics/Molecular Mechanics Studies of the Mechanism of Cysteine Proteases Inhibition by Dipeptidyl Nitroalkenes. Kemel Arafet; Florenci V. González; Vicent Moliner. Chemistry. A European Journal.

DOI: 10.1002/chem.201904513