El proyecto contempla el estudio de diversas propiedades fisicoquímicas de la bicapa lipídica, la acción de antibióticos poliénicos en el transporte a través de esta bicapa y el estudio por simulaciones numéricas de la agregación de los antibióticos poliénicos en solución y en la fase membranal. I. Estudios sobre la elasticidad de la bicapa lipídica en diversas condiciones fisicoquímicas. El desarrollo experimental con el que se cuenta ahora nos permitirá determinar la tensión lateral y la constante de torsión que caracterizan a la elasticidad de la membrana en la fase de gel y de cristal líquido. Estas determinaciones por el momento no pueden hacerse de forma independiente dada la respuesta elástica lineal de la membrana, se espera que utilizando puntas esféricas en la microscopía de fuerza atómica permita la determinación independiente. La determinación experimental de los parámetros anteriores nos permitirá inferir cambios estructurales en la membrana, de particular interés serán aquellos producidos por los esteroles que tienen una función selectiva sobre la acción de los antibióticos. II. Modelos moleculares de la acción de antibióticos poliénicos. Como continuación de los estudios sobre los modelos moleculares de acción de antibióticos poliénicos se determinará la interrelación entre el diagrama de fases de la membrana lipídica (POPC) con colesterol o ergosterol y la acción de la droga en estas condiciones fisicoquímicas buscando demostrar la interrelación entre la estructura membranal y el proceso de transporte. De la misma manera se continuarán los estudios sobre los análogos sintéticos elaborados en el Centro de Investigaciones Químicas de la UAEMor dentro de la colaboración establecida con este grupo. Estos análogos se han propuesto con base en los modelos de acción que se obtienen en de los estudios fisicoquímicos, electrofisiológicos y farmacológicos. Siguiendo esta línea se buscará ahora construir derivados que inhiban la agregación de los antibióticos poliénicos en solución acuosa que parece estar detrás de la discriminación entre membranas con colesterol o ergosterol. III. Simulaciones de dinámica molecular de antibióticos poliénicos. Para determinar la forma en que se lleva a cabo la agregación de los antibióticos poliénicos se realizarán estudios de dinámica molecular que permiten visualizar dicha interacción y proponer derivados que la inhiban. De la misma manera se realizarán simulaciones que permitan visualizar la interacción de los derivados con la membrana lipídica y finalmente la formación de agregados transmembranales que ayuden en la construcción de los modelos moleculares de la acción de estos antibióticos.

En el laboratorio de biofísica del Instituto de Ciencias Físicas se han desarrollado estudios de biofísica molecular sobre la fisicoquímica de la membrana lipídica y su efecto sobre diversos procesos biológicos. En particular, las propiedades estructurales de la membrana y su interrelación con la acción de antibióticos poliénicos (Artículos de BBA, BBA, BJ). Recientemente se concluyeron estudios que permiten la realización de medidas de fuerza atómica en bicapas lipídicas sintéticas (Applied Phys Lett), así como el estudio teórico y experimental que permite avanzar en el entendimiento de las propiedades elásticas de estas bicapas. (enviado PRL). Estos trabajos nos permitirán desarrollar experimentos en distintas bicapas lipídicas y diversas condiciones fisicoquímicas para construir modelos sobre la estructura microscópica de esta fase. Así mismo, se continuarán los estudios electrofisiológicos de canal unitario para antibióticos poliénicos. Recientemente se ha concluido un estudio sobre la acción de Nistatina que permitió proponer un modelo molecular que toma en cuenta la selectividad al esterol presente en la membrana lo cual es de interés farmacológico (BBA). Estos estudios apoyan la hipótesis que ha sostenido el laboratorio sobre el efecto de la estructura de la membrana para la acción selectiva sobre membranas de hongos comparadas con las de mamífero (Ref). El entendimiento derivado de estos estudios nos permitirá proponer la construcción de análogos que reduzcan la toxicidad colateral en colaboración con el grupo del Centro de Investigaciones Químicas de la UAEMor y poner a prueba su acción farmacológica en colaboración con el grupo de la Facultad de Farmacia de la misma institución. El protocolo experimental que se logró construir para determinar las propiedades elásticas de la bicapa lipídica por medio de la microscopía de fuerza atómica permitirá contribuir al conocimiento de las propiedades mecánicas y su afectación por propiedades estructurales de la membrana. Dada la interrelación propuesta entre estructura membranal y acción del polieno dicha contribución también ayudará a la propuesta de los mecanismos moleculares de acción. De la misma manera los estudios de dinámica molecular permitirán visualizar la interacción de los diversos agregados en solución acuosa, permitiendo el diseño de derivados que inhiban dicha agregación y que esperamos sean más selectivos en la acción antimicótica vs. la toxicidad en células de mamífero.