Diseño In-Silico de un biorreceptor peptídico para el reconocimiento del complejo Ca2+-CaM aplicado a la identificación de arritmias cardíacas
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2022
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Resumen
El complejo Calcio-Calmodulina (Ca2+-CaM) se ha descrito como un complejo proteico involucrado en diferentes cascadas de señalización de procesos reguladores en una serie de funciones celulares, incluida la contracción y relajación del musculo cardíaco, mediada por diferencias entre la concentración citosólica y plasmática de Ca2+, en donde se crean interacciones con filamentos de miosina que propenden a dar reacciones de fosforilación que facilitan el proceso. En muchos casos la presencia de enfermedades cardiovasculares graves se asocia a la presencia de arritmias cardíacas que no se identifican con tiempos prudentes, esto principalmente debido a la dificultad de diagnóstico que poseen las mismas, ya que, hasta la fecha los métodos que se utilizan requieren de bastante tiempo y no son anticipables. Por lo tanto, la elaboración de un método que permita cuantificar estos cambios de concentraciones por medio de biomarcadores es un reto. Para ello, el modelamiento molecular basado en estructura se ha empleado con el fin de establecer el reconocimiento de sustratos por medio de biorreceptores modificados que tengan relación con el entorno y presenten afinidad de enlace por el analito de interés. En este estudio se diseñaron 12 biorreceptores in-silico que mostraran alta capacidad de unión y reconocimiento para los puntos activos del complejo Ca2+-CaM, además fueron evaluados a través del software AutoDock en dónde se determinó la energía en Kcal/mol para cada modo de análisis de los biorreceptores, se utilizaron funciones de impedimento estérico y alternancia de secuencia para evaluar y comparar tales energías. Así pues, de los resultados obtenidos, se presenta un candidato a Biorreceptor para el reconocimiento del complejo en términos de afinidad y distancias de interacción (-7,2 Kcal/mol y 2.9 Armstrong) y se propone un mecanismo de Síntesis de Péptidos en Fase Solida y un método de anclaje a soporte sólido por aptámeros de ADN para posteriores estudios.
Descripción
Abstract
The Calcium-Calmodulin (Ca2+-CaM) complex has been described as a protein complex involved in different signaling cascades of regulatory processes in a series of cellular functions, including contraction and relaxation of cardiac muscle, mediated by differences between cytosolic and plasma Ca2+ concentration, where interactions are created with myosin filaments that tend to give rise to phosphorylation reactions that facilitate the process. In many cases, the presence of serious cardiovascular diseases is associated with the presence of cardiac arrhythmias that are not identified in a timely manner, mainly due to the difficulty in diagnosing them, since, to date, the methods used require considerable time and are not predictable. Therefore, the development of a method to quantify these changes in concentrations by means of biomarkers is a challenge. For this purpose, structure-based molecular modeling has been employed to establish substrate recognition by means of modified bioreceptors that are related to the environment and show binding affinity for the analyte of interest. In this study, 12 in-silico bioreceptors were designed to show high binding and recognition capacity for the active sites of the Ca2+-CaM complex, and were evaluated through the AutoDock software where the energy in Kcal/mol was determined for each mode of analysis of the bioreceptors, steric hindrance functions and sequence alternation were used to evaluate and compare such energies. Thus, from the results obtained, a candidate bioreceptor for complex recognition in terms of affinity and interaction distances (-7.2 Kcal/mol and 2.9 Armstrongs) is presented and a mechanism of solid-phase peptide synthesis and a method of anchoring to solid support by DNA aptamers is proposed for further studies.
Palabras clave
Arritmia Cardíaca, Docking Molecular, Biorreceptor, Calcio-Calmodulina, SPPS
Keywords
Cardiac Arrhythmia, Molecular Docking, Bioreceptor, Calcium-Calmodulin, SPPS