Diseño, síntesis y evaluación de péptidos con capacidad inhibitoria de enzimas involucradas en la fisiopatología de enfermedades neurodegenerativas

Abstract

La enfermedad de Alzheimer (EA) es un trastorno cerebral progresivo de alta prevalencia. El tratamiento principal se basa en inhibidores de las enzimas colinesterasas (acetilcolinesterasa o AChE y butirilcolinesterasa o BChE). En los últimos años, se exploraron además estrategias de acción sobre los depósitos de péptido β-amiloide (Aβ), el estrés oxidativo y el desbalance de metales de transición que se producen en la EA. En este trabajo, se aplicaron técnicas de diseño racional y síntesis para obtener nuevos péptidos con elevada actividad como inhibidores de las colinesterasas. Se aplicó una estrategia de overlapping para encontrar una buena secuencia de base para diseñar análogos de sustitución a partir de un péptido aislado de anfibios de 19 aminoácidos, destacando el péptido LL de 10 residuos. Luego, mediante modelado computacional, se diseñaron análogos de sustitución incluyendo residuos aromáticos para incrementar el potencial inhibitorio. Todas las secuencias se ensayaron frente a AChE y BChE y frente a otras propiedades de interés. El péptido W3, con una sustitución de Trp, mostró una actividad casi 100 veces mayor que la secuencia base LL frente a la AChE humana, siendo el péptido más potente que se haya reportado. Además, mostró actividad antioxidante y capacidad de inhibir la agregación de Aβ. No se encontró toxicidad elevada en general, destacando el potencial terapéutico de estos péptidos. Estos resultados sugieren un prometedor enfoque terapéutico y señalan el péptido W3 como candidato para el desarrollo de nuevos fármacos multitarget contra la EA.

Alzheimer's disease (AD) is a highly prevalent progressive brain disorder. The main treatment is based on inhibitors of cholinesterase enzymes (acetylcholinesterase or AChE and butyrylcholinesterase or BChE). In recent years, action strategies on β-amyloid peptide (Aβ) deposits, oxidative stress and transition metal imbalance that occur in AD have also been explored. In this work, rational design and synthesis techniques were applied to obtain new peptides with high activity as cholinesterase inhibitors. An overlapping strategy was applied to find a good base sequence to design substitution analogues from an isolated amphibian peptide of 19 amino acids, highlighting the 10-residue LL peptide. Then, through computational modeling, substitution analogues were designed including aromatic residues to increase the inhibitory potential. All sequences were tested against AChE and BChE and against other properties of interest. The W3 peptide, with a Trp substitution, showed an activity almost 100 times greater than the LL base sequence against human AChE, being the most potent peptide ever reported. In addition, it showed antioxidant activity and the ability to inhibit Aβ aggregation. No high toxicity was found in general, highlighting the therapeutic potential of these peptides. These results suggest a promising therapeutic approach and point to the W3 peptide as a candidate for the development of new multitarget drugs against AD.