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Como si de una batalla a muerte se tratara, los organismos vivos producen péptidos antimicrobianos como maniobra de su sistema de defensa de primera línea. Mientras que tradicionalmente los antibióticos se han desarrollado en su mayoría a partir de la búsqueda de microorganismos en ambientes naturales; los sistemas biológicos han evolucionado durante millones de años y, así como producen compuestos para defenderse de otros, estos también han perfeccionado sus habilidades de resistencia.

  • InverPep es una base de datos especializada, curada y verificada manualmente con cerca de 780 péptidos antimicrobianos descritos en la literatura científica.

    InverPep es una base de datos especializada, curada y verificada manualmente con cerca de 780 péptidos antimicrobianos descritos en la literatura científica.

  • Sergio Orduz, coordinador del Grupo de investigación en Biología Funcional de la Facultad de Ciencias.

    Sergio Orduz, coordinador del Grupo de investigación en Biología Funcional de la Facultad de Ciencias.

  • Interacción por docking molecular entre el dominio E2s de la proteína de cápside del virus Hepatitis E y el péptido pBD2. (Carolina Quintero Gil).

    Interacción por docking molecular entre el dominio E2s de la proteína de cápside del virus Hepatitis E y el péptido pBD2. (Carolina Quintero Gil).

  • La herramienta CALCAMPI permite calcular propiedades físico-químicas de múltiples péptidos al mismo tiempo.

    La herramienta CALCAMPI permite calcular propiedades físico-químicas de múltiples péptidos al mismo tiempo.

    Esta situación ha sido aprovechada por el Grupo de investigación Biología Funcional de la Facultad de Ciencias de la U.N. Sede Medellín, coordinado por el profesor Sergio Orduz Peralta, para proponer estrategias con base en el uso de herramientas bioinformáticas. Así nació InverPep, una base de datos especializada, curada y verificada manualmente con cerca de 780 péptidos antimicrobianos descritos en la literatura científica.

    “La base de datos permite al usuario seleccionar cualquier péptido y ver la información que contiene. Además incluimos dos herramientas: CALCAMPI y TYPE-PEPTIDE”, dijo el investigador.

    La primera permite calcular las propiedades físico-químicas de múltiples péptidos al mismo tiempo; las cuales son determinantes por cuanto deben ser compatibles o complementarias con las de las membranas de los organismos que se atacarán. TYPE-PEPTIDE, por su parte, es una máquina didáctica y científica para diseñar y visualizar péptidos y sus propiedades fisicoquímicas.

    Sobre esta última, el investigador destacó la posibilidad de graficar una hélice teórica que permite un análisis visual de la distribución espacial y topológica de cada uno de los aminoácidos dentro del péptido, así como calcular en tiempo real varias de las propiedades fisicoquímicas más importantes de los péptidos antimicrobianos.

    A propósito, un péptido es un compuesto formado por la unión de un número variable de aminoácidos. “Son un tipo de moléculas derivadas de la digestión de una proteína grande o diseñadas de acuerdo a cómo esta se digeriría. Por ejemplo, tengo una proteína de 700 aminoácidos y la fragmento; se llama péptido a una región de esa proteína que tenga entre 10 y 50 unidades o aminoácidos”, explicó Orduz Peralta, y recordó que el sistema inmune de los organismos produce péptidos antimicrobianos como la primera línea de defensa.

    Volviendo a esa batalla entre microorganismos, es importante destacar que el 98% de los péptidos del sistema inmune tienen propiedades fisicoquímicas, como carga eléctrica e hidrofobicidad, complementarias a las de las bacterias para que puedan interactuar, pues “es a través de la interacción que el péptido antimicrobiano daña la membrana de las bacterias y estas mueren”, resaltó el investigador.

    “Nuestra estrategia para reducir la posibilidad de desarrollar resistencia es usar esas propiedades compatibles o complementarias, a partir de proteínas de cualquier organismo, de esta manera se asegura que las bacterias jamás han estado expuestas a esos péptidos porque han sido modificadas con las herramientas informáticas que hemos desarrollado. Eso nos asegura, casi en un 100%, que los organismos que van a estar expuestos a las moléculas que diseñamos, jamás las han conocido”, precisó el profesor.

    InverPep es de libre acceso y los científicos interesados en aportar información pueden contactar a los investigadores para agregar nueva información verificada a la base de datos. Para los investigadores crear esta base de datos representó un paso adelante en el desarrollo de estrategias bioinformáticas en la búsqueda de péptidos bioactivos, antivirales o insecticidas.

    “El trabajo de estas herramientas informáticas se ve reflejado en la productividad del Grupo de investigación; los estudiantes pueden generar conocimiento nuevo que se traduce en artículos de investigación y en la consecución de patentes de invención”, señaló Orduz.

    En este sentido, destacó el trabajo mancomunado e interdisciplinar con otros científicos como el desarrollado con el Grupo de Investigación en Biofísica, específicamente con el profesor Viktor Lemeshko, y con el Grupo de Investigación y Desarrollo en Inteligencia Artificial (GIDIA), liderado por John Willian Branch Bedoya.

    Con el grupo del profesor Lemeshko se logró patentar un péptido sintético que posee una actividad ionórfica y antimicrobiana y un péptido sintético policatiónico como agente ionofórico, antimicrobiano, antitumoral e insecticida. Con GIDIA, por su parte, la idea es aplicar herramientas de inteligencia artificial al análisis de secuencias peptídicas para agilizar y facilitar los procesos.

    Finalmente, el profesor Orduz recordó que el conocimiento es fundamental en las sociedades actuales e hizo un llamado para que la inversión en ciencia básica no se deje a la deriva. “El estudio de esta área es la base para el desarrollo futuro de cualquier sociedad”, concluyó.

    (FIN/CST)

    27 de abril del 2018