Proteínas G repercuten en el diseño de medicamentos y saborizantes: UNAM

MÉXICO, DF., 22 de diciembre de 2015.- La mitad de los fármacos tiene como blancos moleculares a los receptores acoplados a las proteínas G (GPCR, por sus siglas en inglés) y son tan importantes que nuevos hallazgos sobre su estructura y funcionamiento repercuten en el diseño de medicamentos, de saborizantes y de otras sustancias para consumo humano.

Los GPCR (hay más de 800, según análisis recientes del genoma humano) son proteínas membranales que reconocen a una gran variedad de moléculas de diversa naturaleza y tamaño, como hormonas, neurotransmisores, proteínas y fotones.

Se trata de una súper familia involucrada en procesos vitales de comunicación celular, tanto para la percepción del mundo exterior como para la regulación de procesos hacia dentro y fuera de la célula. Desde el punto de vista estructural, representan un reto, pues al ser proteínas membranales el estudio de su estructura, dinámica y función, en muchos casos involucra el efecto de la membrana lipídica.

Su relevancia científica y clínica es tal, que Robert J. Lefkowitz y Brian K. Kobilka fueron merecedores del Premio Nobel en Química 2012 por su investigación en torno a ellas.

En el Instituto de Química (IQ) de la UNAM, Karina Martínez Mayorga, vía química computacional y métodos espectroscópicos, hace estudios de reconocimiento molecular (cómo dos o más moléculas interactúan para llevar a cabo un proceso biológico o químico). Se centra en proyectos de investigación para el desarrollo de compuestos con potencial actividad biológica, con el uso de acoplamiento molecular (docking), búsqueda virtual, dinámica molecular y análisis conformacional.

Realiza simulaciones de dinámica molecular en agentes analgésicos vía los receptores opioides, que pertenecen a la familia de los GPCR y que son el blanco terapéutico más eficiente para el tratamiento de dolor neuropático, posoperatorio y el padecido por cáncer.

Su línea de investigación tiene motivación en un hallazgo ocurrido en 1982 en el IQ. Entonces, Alfredo Ortega descubrió una molécula con efectos alucinógenos que llamó salvinorina A. Fue obtenida de una planta de Oaxaca conocida popularmente como “hoja de pastora”; su nombre científico es Salvia divinorum y es usada por los mazatecos en rituales.

La estructura y actividad opiácea de la salvinorina A, aislada y caracterizada por primera vez en la UNAM, fue un parteaguas en el campo de los opioides a nivel mundial, sostuvo Martínez Mayorga. Años después se encontró que su molécula (la primera con «una química muy particular: no tiene ningún nitrógeno positivo en su estructura») interactúa exclusivamente con el receptor opioide kappa.

Además del dolor, los receptores opioide participan en procesos relevantes, como los involucrados en la drogadicción y los trastornos del estado de ánimo.

En el área de los agentes antiparasitarios, la universitaria busca inhibidores de la cruzaina, una de las proteínas más relevantes para la sobrevivencia del parásito Trypanosoma cruzi, que causa la enfermedad de Chagas en América Latina y cuya contraparte en África es la enfermedad del sueño. Se calcula que en el mundo hay entre seis y siete millones de infectados por ese parásito, la mayoría en nuestra región.

La cruzaina está bien caracterizada como blanco terapéutico contra el Chagas. «Investigamos moléculas que puedan modular su función». Recientemente, la experta publicó en la revista Drug Discovery Today las características estructurales de los inhibidores conocidos hasta el momento y una mirada a los requerimientos estructurales y farmacológicos de las siguientes generaciones de compuestos líderes.

Ambas líneas de trabajo: la del agente parasitario y la de los GPCR, se centran en estudios de reconocimiento celular. Además, el grupo de Martínez Mayorga ha analizado el posible papel de los saborizantes de uso humano como moléculas bioactivas.

En esta vertiente, se enfocó en la búsqueda de compuestos en la ingesta diaria que tuvieran similitud estructural con otros de actividad biológica conocida.

Los GPCR, involucrados en procesos de comunicación celular, son la ventana de nuestra percepción del mundo exterior: la rodopsina, por ejemplo, proteína que tenemos en el ojo, capta la luz y empieza el proceso de visión, explicó.

Proteínas membranales de la misma familia también son responsables de la percepción de sabores y aromas cuando éstos interaccionan con receptores que tenemos en la boca y la nariz.

Para identificar moduladores del estado de ánimo, los universitarios exploran fuentes naturales, saborizantes y compuestos que se emplean en medicina tradicional. Compararon moléculas consideradas GRAS (generalmente conocidas como seguras, por sus siglas en inglés) con otras relacionadas con el estado de ánimo. Seleccionaron y evaluaron biológicamente 10 con similitud estructural y propiedades fisicoquímicas parecidas al ácido valproico (agente antidepresivo).

El ensayo biológico corroboró que, al igual que el ácido valproico, un par de esas moléculas son capaces de inhibir HDAC-1, una enzima relacionada con la modulación del estado de ánimo. Así, identificó saborizantes de consumo humano con gran similitud estructural con el ácido valproico, utilizado como antidepresivo.

La aplicación de la química informática a cuestiones de alimentos, dijo la investigadora de la UNAM, despertó el interés de una empresa de saborizantes, que derivó en la publicación de varios artículos científicos, cientos de notas en Internet y del libro Foodinformatics: Applications of Chemical Information to Food Chemistry, editado por Springer.

Martínez Mayorga, editora y autora de dos capítulos, presenta una visión general de conceptos básicos de la química informática aplicada al área de los alimentos. En el texto también se detallan aplicaciones, herramientas y perspectivas sobre este tema emergente y promisorio, que son de interés para químicos de alimentos, nutriólogos, informáticos y científicos de áreas afines.

Eventualmente, la investigación en saborizantes podría ayudar en padecimientos donde la sensación de sabor esta reducida, muy común en ancianos.

La investigación en GPCR tiene diferentes avenidas. En el estudio de estas proteínas membranales convergen tanto el análisis de efectos sensoriales como el de efectos terapéuticos y otros procesos fisiológicos.

La experta informó que además del trabajo en salvias, «entraremos en el de otras plantas mexicanas”. Con esa meta explorará el contenido de la base de datos generada por la UNIIQUIM, que es la Unidad de Informática del IQ, que contiene productos naturales y de la que ha estado a cargo Baldomero Esquivel Rodríguez.