Objetivos de la tesis: 1. Determinar si el tratamiento agudo con dosis arritmogénicas de digitálicos es capaz de promover la activación de CaMKII y evaluar si la actividad de esta quinasa es mediadora de alteraciones arritmogénicas en el manejo del Ca++ durante dicho tratamiento. 2. Determinar la importancia que la actividad de CaMKII pueda tener en el desarrollo de una respuesta inotrópica positiva durante el tratamiento con glucósidos cardiotónicos. 3. Evaluar la importancia que pueda tener la activación de CaMKII en la génesis de arritmias en un modelo de intoxicación digitálica In Vivo. 4. Discriminar el rol que pueda cumplir la fosforilación de los RyR2 y de Fosfolamban en modelos celulares de intoxicación digitálica. 5. A partir de los resultados obtenidos, evaluar posibles estrategias antiarrítmicas basadas en la inhibición de la actividad de CaMKII o en la intervención sobre el mecanismo arritmogénico desencadenado por los digitálicos.

El producte de growth arrest-specific gene6 (GAS6) és un lligand per als receptors tirosina quinasa TYRO3, AXL i MERTK (TAM). Aquesta proteïna dependent de la vitamina K, està estructuralment relacionada amb la Proteïna S anticoagulant i ha estat implicada en diferents mecanismes de supervivència, proliferació i adhesió cel·lulars i la inhibició de l'apoptosi. El fet que el ratolí deficient en Gas6 estigués protegit en front d'episodis trombòtics demostrà la importancia del paper d'aquesta proteïna en el sistema cardiovascular. L'estructura genètica i proteica de GAS6 és altament homòloga amb la de la Proteïna S. La present tesi tenia com a objectiu determinar l'estructura d'exons i d'introns del gen GAS6 per tal d'analitzar posteriorment la presència de variants al gen que puguessin estar associades a malalties humanes.L'anàlisi bioinformàtic ens va permetre localitzar 15 exons de GAS6, determinar-ne les seqüències d'aquests i de les seves regions intròniques flanquejants en una regió que ocupa 43,5 Kb al braç llarg del cromosoma 13. Un cop obtinguda aquesta estructura es procedí a identificar la presència de variants al·lèliques mitjançant l'anàlisi amb SSCP de productes amplificats de PCR (de mostres de DNA d'un grup d'individus control) que contenien les seqüències exòniques amb les seves regions intròniques flanquejants. Aquestes anàlisis revelaren la presència de diferents variants al·lèliques que varen ser confirmades com a polimorfismes de cadena senzilla (SNP). Un primer estudi d'associació d'aquests SNP identificats mostrà que un d'aquests polimorfismes (c.834+7G>A a l'intró 8 de GAS6) presentava una diferència estadísticament significativa en la distribució al·lèlica i genotípica en el grup de pacients respecte a la població control en una població amb malaltia aterotrombòtica, sobretot en el subgrup de malaltia cerebrovascular. Posteriorment, es va realitzar la confirmació d'aquests resultats en una població amb malatia cerebrovascular molt més gran i independent de l'anterior utilitzant estudis de genotips i haplotips, i es confirmà l'associació del genotip c.834+7 AA amb la reducció del risc per a la malaltia cerebrovascular. L'anàlisi d'alguns polimorfismes coneguts dels gens PROZ i F5 i F7 de la coagulació (situats a la mateixa regió cromosòmica que GAS6) que han estat implicats en malaltia cerebrovasculat tampoc indiquen cap associació entre aquest i la malaltia ni estan en desequilibri de lligament amb cap dels polimorfismes identificats a GAS6.L'anàlisi d'haplotips indicà que aquesta associació era encara més forta quan es combinava amb altres SNP, en un haplotip específic (CACA), per a 4 polimorfismes de GAS6 (rs8191973, rs7331124, rs7323932 (c.834+7G>A), rs8191974). D'una banda, aquests resultats suggereixen un paper protector que disminueix en més de dues vegades el risc a patir un accident cerebrovascular d'origen ateroscleròtic o el que afecta a la microvasculatura de l'al·lel c.834+7A i més concretament de l'haplotip CACA de GAS6 D'altra banda, els estudis funcionals realitzats per a determinar el possible paper del polimorfisme de l'intró 8 de GAS6 no mostraren diferències en plaques aterosclerosades d'artèries coronàries respecte a artèries sense placa. Així, l'efecte observat a nivell poblacional d'aquest polimorfisme identificat podria indicar l'efecte no conegut fins ara d'aquest o d'un altre polimorfisme en desequilibri de lligament amb aquest que estaria afectant la via de GAS6 i els seus receptors tirosina quinasa. / The product of the growth arrest-specific gene 6 (GAS6), a ligand for the TYRO3,AXL, and MERTK tyrosine kinase receptors, is a vitamin K-dependent protein, structurally related to anticoagulant protein S. Gas6-deficient mice are protected against thrombosis, demonstrating the importance of this protein in the cardiovascular system.The present thesis was aimed at determining the human GAS6 intron-exon structure and analyzing the gene for the presence of allelic variants that could be associated with human diseases. Online analyses allowed us to localize 15 GAS6 exons and to determine the sequence of their intron-flanking regions, in a chromosome 13 region spanning 43.5 kb of DNA. SSCP analysis of PCR-amplified GAS6 exons with their intron-flanking regions from control DNA samples, revealed the presence of different variants, which were confirmed to be single nucleotide polymorphisms (SNPs). A preliminary analysis of these SNPs in a group of patients with atherothrombotic disease revealed statistically significant differences between controls and stroke patients in the allelic distributions of one of these variants (c.834+7G>A in intron 8). We confirmed these results in a larger and independent stroke population using genotype and haplotype studies: the GAS6 c.834+7AA genotype was found associated with decreased risk for stroke (OR:0.59; 95%CI:0.37-0.93). Furthermore, haplotype analysis revealed that association was even stronger (OR:0.48;95%CI:0.28-0.83, for ischemic stroke) when the c.834+7 A allele was present in a specific haplotype (CACA) of four GAS6 polymorphisms (rs8191973, rs7331124, rs7323932, rs8191974).These results suggest a protective role for stroke of this haplotype.

NFAT5 is the main regulator of an osmoprotective gene program that is switched on by osmotic stress. Hypertonicity causes a harmful increase in the intracellular concentration of inorganic ions and NFAT5-regulated genes allow the accumulation of organic osmolytes and chaperones in order to protect the cells. However, little is known about the physiopathologic tonicity thresholds that trigger NFAT5 transcriptional activity, and which signaling pathways are involved, in primary cells. We have studied the regulation of NFAT5 transcriptional activity in several types of primary cells obtained from transgenic mice carrying the 9xNFAT-Luc reporter developed by the Molkentin laboratory. Our results indicate that NFAT5 is able to respond to pathological tonicity levels in primary cells and it requires a combination of signaling mediators, some of which are more relevant in specific cell types.

Drosophila telomere maintenance depends on the transposition of three specialized retrotransposons – HeT-A, TART and TAHRE (HTT). Controlling the activation and silencing of these elements is crucial to maintain telomere length homeostasis without compromising genomic instability. In this thesis, I have identified the role of different chromosomal proteins involved in creating the correct chromatin environment to achieve telomere length homeostasis and stability. JIL-1, together with HP1a and Z4, act as a boundary at the telomere-subtelomere frontier. The interplay of these proteins leads to an equilibrium in the activation/repression state of the telomere retrotransposons. Additionally, I have contributed to the finding that the HeT-A Gag protein is a key component targeting different protein complexes to the telomeres and guaranteeing genome stability. I have also been able to demonstrate that the Z4 partners DREF, TRF2 and KEN are also involved in the silencing of HTT, probably by mediating chromatin remodeling. Finally, I have identified a special subtelomere domain at the 4R telomere with different chromatin characteristics and demonstrated that SETDB1, HP1a and POF are involved in the regulation of the telomeric retrotransposons in the 4th chromosome. These results provide important insights to better understand how in Drosophila the telomere retrotransposons are orchestrated to achieve a telomere function analogous to telomerase telomeres in other eukaryotes. / El manteniment dels telòmers de Drosophila depèn de la transposició especialitzada de tres retrotransposons, HeT-A, TART i TAHRE (HTT). El control de l’activació i la repressió d’aquests elements és crucial a l’hora de mantenir la llargada telomèrica sense comprometre l’estabilitat genòmica. En aquesta tesi jo he pogut identificar el paper de diferents proteïnes cromosòmiques involucrades en crear un estat de la cromatina adient per mantenir la longitud i l’estabilitat telomèrica. JIL-1 juntament amb HP1a i Z4 ajuden a crear el llindar entre la frontera dels domini telomèric i subtelomèric. L’actuació conjunta d’aquestes proteïnes aconsegueix un estat d’equilibri activació/repressió dels retrotransposons telomèrics. A més a més, he contribuït a la descoberta de la implicació de la proteïna HeT-A Gag en el reclutament de diferents complexes proteics als telomèrs de Drosophila per poder garantir l’estabilitat telomèrica. També he pogut demostrar que altres membres dels complexes on participa Z4, com ara: DREF, TRF2 i KEN, estan també implicats en el silenciament dels retrotransposons telomèrics segurament per mitjà de la remodelació de la cromatina. Finalment he pogut demostrar que el domini subtelomèric del telòmer 4R, té una estructura cromatínica diferent a la resta dels dominis subtelomèrics dels altres cromosomes i he pogut demostrar que les proteïnes SETDB1, HP1a i POF estan implicades en la regulació de l’HTT del cromosoma 4. Els resultats d’aquesta tesi ajuden de manera substancial a comprendre com els retrotransposons telomèrics estan orquestrats per tal de poder fer una funció anàloga als telòmers de telomerasa en altres eucariotes.

Memoria para optar al título de Químico Farmacéutico / Los fibroblastos cardiacos son los mayores responsables de la secreción y renovación de la matriz extracelular (MEC). Por otro lado, bajo condiciones patológicas como en el post-infarto al miocardio, los fibroblastos cardiacos se diferencian a miofibroblastos, células con un fenotipo mucho más activo en cuanto a la producción de la MEC, además ambos elementos celulares son claves en el desarrollo del remodelamiento cardiaco después de un infarto agudo al miocardio. Una regulación controlada en el crecimiento de la población de fibroblastos y miofibroblastos es importante para una correcta cicatrización y mantención de la función cardiaca. Uno de los mayores reguladores de la población cardiaca es el Sistema Renina-Angiotensina (RAS) y se ha reportado que en una situación post-infarto este sistema se encuentra sobre-activado, específicamente la enzima convertidora de angiotensina y el receptor subtipo AT1 de angiotensina (AT1R). Nuestro modelo experimental consideró sobrexpresar el AT1R en ambos tipos celulares con el uso de adenovirus y evaluar si angiotensina II (Ang II) modula la viabilidad celular. Nuestros resultados demuestran que la estimulación con Ang II conduce a una masiva muerte del fibroblasto cardiaco neonato que sobrexpresa el AT1R (FCN-AdAT1R) de una manera tiempo-dependiente. Ang II gatilla la apoptosis por la vía mitocondrial, promoviendo el aumento de los niveles de Bax, la pérdida del potencial de membrana mitocondrial (mΔψ) y la fragmentación de la caspasa 3. Los efectos producidos por Ang II sobre los FCN-AdAT1R fueron bloqueados por Losartan (antagonista específico AT1R) y por los inhibidores de la vía de la fosfolipasa C -proteínakinasa C (PLC-PKC), U73122 y Gö6976, respectivamente. Por otra parte, los miofibroblastos cardiacos neonatos que sobrexpresan el AT1R (MCN-AdAT1R), fueron menos propensos que los FCN-AdAT1R a los efectos inducidos por Ang II, en cuanto a muerte celular, apoptosis y aumentos en los niveles de Bax. La diferente sensibilidad a la apoptosis producida por Ang II por parte de los MCN-AdAT1R se debió en parte al cambio del fenotipo celular Nuestros resultados demuestran que Ang II ocasiona apoptosis del FCN-AdAT1R por la vía AT1R-PLC-PKC y que esta depende de la vía mitocondrial / The cardiac fibroblasts are main cells involved in secretion and turnover to extracellular matrix protein (ECM). Under pathological conditions characterized by inflammation, as in myocardial infarction, they are differentiated to cardiac myofibroblast, which are cells with a more active phenotype, producing higher ECM protein. Both cellular types are key elements in the development of cardiac remodeling after myocardial infarction. A tight regulation of fibroblast and myofibroblast growth is important to correct wound healing and maintain cardiac function. Renine-angiotensin-system (RAS) is the most important regulator of cardiovascular system, and have been reported that after myocardiac infarction the RAS is up-regulated, specifically angiotensin converting enzyme (ACE) and angiotensin type 1 receptor (AT1R). In our experimental model using adenovirus to overexpress the AT1R in cardiac fibroblast (FCN-AT1R), we evaluated the Ang II effects on cell viability. Ours results show that Ang II triggers FCN-AdAT1R death, in a time-dependent manner. The death cell produced for Ang II in our model was apoptosis by mitochondrial pathway, through an increase Bax expression, loss of mitochondrial membrane potential (mΔψ) and caspase 3 activation. These effects were blocked by Losartan (specific antagonist of AT1R) and by phospholipase C-proteinkinase C (PLC-PKC) inhibitors, U73122 and Gö6976 respectively. For other hand, cardiac myofibroblast that overespressing AT1R (MCN-AdAT1R) were less sensible than FCN-AdAT1R to effect of Ang II on death cell, apoptosis and expression of Bax. The different sensibility to apoptosis Ang II-induced was due to the different phenotype. Ours results show that Ang II triggers apoptosis of FCN-AdAT1R by AT1R-PLC-PKC pathway through mitochondrial disruption

La regulación del transporte iónico es importante en mamíferos ya que disfunciones en él producen enfermedades cardiovasculares, neurodegenerativas, etc. En este contexto, se ha descrito que mutaciones en el gen que codifica para la proteína quinasa activada por AMP (AMPK) están asociadas con enfermedades cardiovasculares y neurodegenerativas; como el síndrome de Wolf Parkinson White que provoca arritmias, y la epilepsia mioclónica progresiva de tipo Lafora. La disfunción de transportadores de iones esta implicada en la fisiopatología de estas enfermedades. En la presente Tesis, se profundiza en el modelo constituido por AMPK que regula un canal de sodio (ENaC) a través de la fosforilación de la E3 ubicuitina ligasa Nedd4-2, un regulador directo del canal. Para ello se ha caracterizado la interacción entre AMPK y Nedd4-2 y se ha estudiado como ésta puede afectar a la interacción entre Nedd4-2 y ENaC. El modelo conocido indica que AMPK activada fosforila a Nedd4-2, lo que favorece su interacción con ENaC y por tanto su ubicuitinación, disminuyendo su presencia en la membrana. Durante este trabajo se ha podido comprobar que la interacción física entre AMPK y Nedd4-2 es transitoria o indirecta. Sin embargo, se ha descrito que ambas se regulan de manera recíproca, ya que Nedd4-2 ubicuitina a AMPK y AMPK fosforila a Nedd4-2 en al menos tres residuos. Se ha comprobado que uno de estos sitios de fosforilación tiene un papel relevante en la interacción in vitro de Nedd4-2 con ENaC cuando AMPK está presente y activa. Aunque serán necesarios más abordajes experimentales para definir la relevancia fisiológica de estas modificaciones post-traduccionales, este estudio añade un componente novedoso y profundiza a nivel molecular en la regulación de la E3 ubicuitina ligasa Nedd4-2 por la proteína quinasa AMPK. / Hueso Lorente, G. (2012). Mecanismos de regulación de transportadores de membrana. Interacción entre AMPK y Nedd4.2 [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/14577 / Palancia

La capacidad de Mycobacterium tuberculosis para sobrevivir dentro del macrófago contribuye grandemente a su patogenicidad, latencia y persistencia durante la infección. Este bacilo induce alteraciones en el ambiente intrafagosomal e inhibe la maduración del fagosoma, favoreciendo su supervivencia intracelular. M. tuberculosis PknG secuestra al macrófago precisamente al evitar la fusión fagosoma-lisosoma. En este sentido, PknG representa una familia de dianas novedosas para enfrentar la necesidad de nuevos antimicrobianos para la tuberculosis latente. Aquí, apuntamos a: (i) elucidar la base estructural-molecular del ATP y Mg2+ como cofactores de PknG; (ii) caracterizar los parámetros cinéticos que gobiernan la formación del complejo PknG:ATP; e, (iii) identificar péptidos capaces de unirse a PknG para investigar experimentalmente su interactoma usando enfoques combinatorios como “Phage Display”. Nuestros resultados confirman que PknG se une exclusivamente al ATP con una constante de disociación (KD) de 108.8  22.9 µM. El Mg2+ estabiliza térmicamente a PknG de forma ATP-dependiente. Análisis de estado pre-estacionario muestran que la unión y disociación del ATP es rápida en el complejo PknG:ATP. Usando PknGN-Ext, TPR resolvimos la estructura cristalina en el estado unido al ADP mientras que demostramos que el ATP imposibilita la cristalización. Los análisis bioinformáticos de las librerías enriquecidas por Phage Display identificaron 57 potenciales peptidos que interactuarían con PknG. Una comparación cercana con el proteoma de M. tuberculosis proporcionó un subconjunto de 20 proteínas que podrían interactuar con PknG. Nuestros resultados confirmaron cinco proteínas asociadas a PknG previamente reportadas: PknG, DnaK chaperona, transportador ABC Rv1747, Proteína Ribosomal L23 y Factor de Elongación Tu, resaltando la validez de nuestra plataforma para descubrir el interactoma de PknG. Así, nuestros resultados revelan interacciones proteína-proteína putativas que podrían participar en la supervivencia micobacteriana, mientras que también proporcionan bases sólidas para desarrollar drogas antituberculosas al interrumpir estas interacciones o explotar estos peptidos tipo compuesto líder. / The ability of Mycobacterium tuberculosis to survive inside the macrophage greatly contributes to its pathogenicity, latency and persistence during infection. This bacillus induces alterations in the intraphagosomal environment and inhibits phagosome maturation, thus promoting mycobacterial survival. M. tuberculosis PknG hijacks the macrophage precisely by avoiding phagosome-lysosome fusion. In this sense, PknG represents a family of novel targets to cope with the need for new antimicrobials for latent tuberculosis. Here, we aimed to: (i) elucidate the structural-molecular basis of ATP and Mg2+ as PknG cofactors; (ii) characterize the kinetic parameters governing PknG:ATP complex formation; and, (iii) identify PknG-binding peptides to experimentally query PknG’s interactome using combinatorial approach such as Phage Display. Our results confirm that PknG exclusively binds to ATP with a dissociation constant (KD) of 108.8  22.9 µM. Mg2+ thermally stabilizes PknG in an ATP-dependent manner. Pre-steady-state analyses show that ATP binding and dissociation are rapid in the PknG:ATP complex. Using PknGN-Ext, TPR we solved the ADP-state crystal structure while showing that ATP precludes crystallization. Phage Display and bioinformatic analyses identified 57 potential PknG binders. A close comparison to the M. tuberculosis proteome provided a subset of 20 proteins that may interact with PknG. Our results confirmed five previously reported PknG-associated proteins: PknG, DnaK chaperone, ABC transporter Rv1747, Ribosomal Protein L23 and Elongation Factor Tu, highlighting our platform’s validity to uncover the PknG interactome. Altogether, our results reveal putative protein-protein interactions that may play a role in mycobacterial survival, while also providing solid bases for the development of anti-tuberculosis drugs by disrupting these interactions or exploiting these lead-like peptide molecules. / Tesis

La Proteína Quinasa C (PKC) juega un papel fundamental en la regulación del crecimiento celular. Estas proteínas están implicadas en diferentes vías intracelulares que son consideradas como dianas para el tratamiento contra el cáncer. Atendiendo a las propiedades enzimáticas, las PKC se clasifican en tres grandes subfamilias: clásicas, nuevas y atípicas. En las PKC clásicas, el dominio C2 es un motivo regulador que responde a señales de Ca2+ intracelulares. Este dominio presenta un motivo denominado región rica en lisinas que interacciona con fosfolípidos acídicos. Los resultados de esta tesis demuestran que la afinidad de este dominio por fosfolípidos como el PIP2 es mayor frente a otros de la misma naturaleza. El dominio C2 de las PKC nuevas se une a fosfolípidos cargados negativamente de modo Ca2+-independiente. Nuestro estudio demuestra que la interacción de este dominio con las membranas es principalmente electrostática con una pequeña contribución de interacciones hidrofóbicas. Por otra parte, el estudio de la estructura secundaria del dominio catalítico de la PKC mostró una elevada proporción de hélice . La adición de Mg2+-ATP provocó un mayor efecto protector frente a la desnaturalización térmica. / Protein kinase C (PKC) is a family of related protein kinases that plays an important role in regulating cell growth. These protein kinases are involved in several intracellular pathways that end in transcription and are considered to be potential targets for anticancer therapy. The mammalian isoenzymes have been grouped into three subfamilies according to their enzymatic properties: classical, novel and atypical.The C2 domain is a regulatory sequence motif and is a targeting domain that responds to intracellular Ca2+ signals in classical protein kinases. This domain presents a motif named the lysine-rich cluster that interacts with acidic phospholipids. The results demonstrate that PIP2 interacts with the C2 domain of PKCα in a different way to that described for other phospolipids.C2 domain in novel PKC binds to negatively charged phospholipid vesicles in a Ca2+-independent manner. Our study confirms that the main way in which C2-PKC interacts with membranes is electrostatic in nature, with a very small contribution on the part of hydrophobic interactions.The secondary structure of catalytic domain from atypical PKC showed a high contribution of -helix component. In addition, Mg2+-ATP significantly altered the denaturation pattern of this domain because it protected against denaturation.

En esta Tesis Doctoral se ha estudiado el efecto de una serie de ácidos grasos como el araquidónico, docosahexaenoico, eicosapentaenoico y oleico, así como un conjunto de derivados de DAG-lactonas en la activación de diferentes isoenzimas de PKC. El sistema modelo de estudio utilizado han sido diferentes líneas celulares de cáncer de mama (BT-474, MCF-7 y MDA-MB-231). Mediante técnicas de biología molecular y celular, microscopía confocal, ARN de interferencia y microarrays de expresión diferencial de genes se ha estudiado la función de la PKCalpha en la capacidad proliferativa, invasiva y de migración de las células modelo de cáncer de mama, revelando nuevos mecanismos moleculares por los que la PKCalpha se localiza en la membrana plasmática y se activa en dichas células. También se pone de manifiesto el efecto antiproliferativo e inductor de apoptosis de los diversos ácidos grasos estudiados, así como la implicación directa de la PKCalpha en la capacidad proliferativa, migr atoria e invasiva de dichas células / In this Doctoral Thesis, the role of several fatty acids like arachidonic, docosahexaenoic, eicosapentaenoic and oleic, as well as some DAG-lactones derivatives, on the activation of different PKC isoforms has been studied. Some breast cancer cell lines, specifically BT-474, MCF-7 and MDA-MB-231, have been used as a model. The role of PKC in proliferation, invasion and migration has been studied by means of cellular and molecular techniques, confocal microscopy, siRNA and gene expression microarrays. The results obtained reveal new molecular mechanisms of PKCalpha; localization and activation in breast cancer cell lines. It is also interesting the anti-proliferative and pro-apoptosis role of several fatty acids tested, as well as the direct involvement of PKCalpha; in proliferation, migration and invasion of breast cancer cells

L'aplicació de mètodes de cribatge virtual adquireix cada vegada més importància en el procés de descobriment de fàrmacs, complementant a les tècniques de High-throughput screening per tal de facilitar i contribuir a la comprensió dels mecanismes bioquímics d'actuació dels fàrmacs, donar agilitat i reduir el cost del procés.Pel que fa a la present tesi, l'interès farmacològic és la inhibició de receptors de tirosina cinases. Aquests enzims participen en múltiples processos de senyalització cel·lular, fet que fa que tant la disfunció de les mateixes o el seu paper privilegiat en els mecanismes del cicle cel·lular les converteixin en diana farmacològica de malalties com el càncer i altres relacionades amb desordres hiperproliferatius, migratoris, del desenvolupament embrionari i malalties vasculars. Una de las estratègies d'inhibició més usuals és el bloqueig del lloc d'unió de l'ATP a través de molècules orgàniques com les piridopirimidines, heterocicles especialment interessants per al grup d'investigació en el qual es desenvolupa aquest treball per la seva àmplia experiència sintètica en aquests sistemes.En la present tesi s'exploren i validen gran part de les tècniques de cribatge virtual amb l'objectiu d'establir una seqüència jerarquitzada de filtres que permetin avaluar aquells compostos candidats a ser sintetitzats. Els successius passos de filtrat inclouen la selecció de compostos d'una quimioteca virtual a partir de la diversitat o representativitat de l'espai químic, l'aplicació de recerques de similitud i models farmacofòrics construïts a partir d'inhibidors coneguts, un filtrat mitjançant docking o acoblament dels inhibidors a la cavitat d'unió d'aquestes proteïnes i mètodes de predicció de l'afinitat d'unió d'una sèrie de lligands. La jerarquia d'aquestes etapes s'imposa a partir de la diferència de recursos computacionals que requereix cadascuna d'elles, sent aquests cada vegada superiors. Els mètodes han estat validats retrospectivament en bases de dades formades per compostos actius recopilades de la bibliografia. Una vegada validades, han permès la caracterització prospectiva dels candidats sintètics.S'ha dissenyat un fingerprint d'interacció estructural proteïna-lligand basat en el concepte de parells atòmics (IFbAP) destinat a facilitar el postprocessat dels resultats de docking, aplicant-se com a filtre en un cribatge virtual. La seva capacitat per a discriminar entre compostos actius e inactius s'analitza per a tres dianes: el receptor d'estrogen, el receptor del factor de creixement de fibroblasts i la transcriptasa reversa del HIV.Paral·lelament, s'ha seguit amb el desenvolupament del programa PRALINS (Program for Rational Analysis of Libraries in Silico), programa dirigit al disseny de quimioteques combinatòries virtuals que incorpora els principals criteris de selecció basats en diversitat. En el context de les quimioteques combinatòries focalitzades, es proposa un nou mètode (Direct), la capacitat de focalització del qual s'ha testat front als mètodes tradicionals, també implementats a PRALINS. Així mateix s'incorporen i analitzen mètodes d'avaluació de diversitat, suggerint-se un mètode (cell-integral-diversity criterion) destinat a superar els desavantatges dels mètodes tradicionals. S'incorporen els algoritmes genètics a PRALINS com a tècnica d'optimització, tant d'un únic criteri de diversitat/similitud com per a realitzar optimitzacions multiobjetiu.En l'àmbit d'una altra línia d'investigació del grup dirigida cap al desenvolupament d'inhibidors del procés de fusió del HIV, s'estudia el mode d'unió de dos antagonistes de CXCR4 i CCR5, receptors cel·lulars de la família de les GPCRs implicats en aquesta etapa del cicle del virus. / La aplicación de métodos de cribado virtual cobra cada vez más importancia en el proceso de descubrimiento de fármacos, complementando a las técnicas de High-throughput screening con el fin de facilitar y contribuir a la comprensión de los mecanismos bioquímicos de actuación de los fármacos, agilizar y reducir el coste del proceso.En particular, el interés farmacológico de la presente tesis es la inhibición de receptores de tirosina quinasas. Estos enzimas participan en múltiples procesos de señalización celular, por lo que tanto la disfunción de las mismas o su papel privilegiado en los mecanismos del ciclo celular las convierten en diana farmacológica de enfermedades como el cáncer y otras relacionadas con desórdenes hiperproliferativos, migratorios, del desarrollo embrionario y enfermedades vasculares. Una de las estrategias de inhibición más usuales es el bloqueo del sitio de unión del ATP a través de moléculas orgánicas como las piridopirimidinas, heterociclos especialmente interesantes para el grupo de investigación en el que se desarrolla este trabajo por su amplia experiencia sintética en dichos sistemas.En la presente tesis se exploran y validan gran parte de las técnicas de cribado virtual con el objetivo de establecer una secuencia jerarquizada de filtros que permitan evaluar aquellos compuestos candidatos a ser sintetizados. Los sucesivos pasos de filtrado incluyen la selección de compuestos de una quimioteca virtual a partir de la diversidad o representatividad del espacio químico, la aplicación de búsquedas de similitud y modelos farmacofóricos construidos a partir de inhibidores conocidos, un filtrado mediante docking o acoplamiento de los inhibidores en la cavidad de unión de estas proteínas y métodos de predicción de la afinidad de unión de una serie de ligandos. La jerarquía de estas etapas se impone a partir de la diferencia de recursos computacionales que requiere cada una de ellas, siendo éstos cada vez superiores. Los métodos han sido validados retrospectivamente en bases de datos formadas por compuestos activos recopilados de la bibliografía. Una vez validadas, han permitido la caracterización prospectiva de los candidatos sintéticos.Se ha diseñado un fingerprint de interacción estructural proteína-ligando basado en el concepto de pares atómicos (IFbAP) destinado a facilitar el postprocesado de los resultados de docking, aplicándose como filtro en un cribado virtual. Su capacidad para discriminar entre compuestos activos e inactivos se analiza para tres dianas: el receptor de estrógeno, el receptor del factor de crecimiento de fibroblastos y la transcriptasa reversa del HIV.Paralelamente, se ha continuado con el desarrollo del programa PRALINS (Program for Rational Analysis of Libraries in Silico), programa dirigido al diseño de quimiotecas combinatorias virtuales que incorpora los principales criterios de selección basados en diversidad. En el contexto de las quimiotecas combinatorias focalizadas, se propone un nuevo método (Direct), cuya capacidad de focalización se ha testado frente a los métodos tradicionales, también implementados en PRALINS. Asimismo se incorporan y analizan métodos de evaluación de diversidad, sugiriéndose un método (cell-integral-diversity criterion) destinado a superar las desventajas de los métodos tradicionales. Se incorporan los algoritmos genéticos en PRALINS como técnica de optimización, tanto de un único criterio de diversidad/similitud como para realizar optimizaciones multiobjetivo.En el ámbito de otra línea de investigación del grupo dirigida hacia el desarrollo de inhibidores del proceso de fusión del HIV, se estudia el modo de unión de dos antagonistas de CXCR4 y CCR5, receptores celulares de la familia de las GPCRs implicados en dicha etapa del ciclo del virus. / Virtual screening is progressively gaining importance in the drug discovery process, complementing high-throughput screening in order to facilitate and contribute to the understanding of the action mechanism of drugs, while expediting and reducing the cost of the process.The pharmacological focus of this thesis lies in the inhibition of tyrosine kinase receptors. These enzymes are the critical components of signalling pathways, so both their dysfunction and their privileged role in the cell cycle pathways make them pharmacological targets in diseases such as cancer and others related to hyperproliferative disorders, migratory disorders, embryonic development and vascular pathologies. One of the most common strategies of inhibition is the blockage of the ATP binding site by small organic molecules such as pyridopyrimidines, which are of particular interest for the research group where this project was carried out due to our wide experience in the synthesis of these heterocycles.In the present thesis, most of the techniques currently employed in virtual screening are explored and validated with the aim of establishing a hierarchical database of screening to be used in the evaluation of drug candidates to be synthesized. The successive filtering steps include compound selection from a combinatorial library based on diversity or representativity of the chemical space, pharmacophore similarity searches, docking and affinity predictions for a series of ligands. The different strategies have been retrospectively validated in databases containing active compounds compiled from literature. After validation, they have been applied in the prospective characterization of the synthetic candidates.A structural interaction fingerprint has been designed, based on the concept of atomic pairs (IFbAP), for the post processing of docking outputs as a filter step in virtual screening. Its ability to discern between active and inactive compounds has been analysed for three targets: estrogen receptor, fibroblast growth factor receptor and HIV reverse transcriptase.We have also continued developing the PRALINS program (Program for Rational Analysis of Libraries in Silico), a program for the design of combinatorial libraries, which incorporates the main diversity selection criteria. In the context of focused combinatorial libraries, we propose a new method (Direct), whose ability to focalise has been compared to the traditional methodologies also implemented in PRALINS. Moreover, different diversity evaluation criteria have been compared, introducing a new method (cell-integral-diversity criterion) aimed at surpassing the disadvantages of traditional techniques. We have implemented genetic algorithms as optimisation techniques, both for unique diversity/similarity criterion and for carrying out multiobjective optimisations.Within another research area of interest for the group, directed towards the development of inhibitors of the HIV fusion process, we study the binding mode for CXCR4 and CCR5 antagonists.