Rol del hacinamiento molecular en el daño oxidativo celular: protección por atrapadores de espín de cadenas de propagación intermolecular

La interacción entre proteínas y oxidantes ha sido ampliamente estudiada desde diferentes puntos de vista, estructural, funcional, y desde su relevancia biológica. Sin embargo, la mayoría de estos estudios han sido realizados en condiciones in vitro que difieren en gran medida de lo que representa el interior celular. A nivel del citosol la concentración total de macromoléculas alcanza niveles en el rango de 200-300 g/L, lo que lo hace un ambiente de hacinamiento molecular en el cual interacciones inespecíficas intermoleculares y el efecto de la exclusión de volumen, modifican las propiedades bioquímicas y biofísicas de las proteínas. El alto empaquetamiento que presentan las proteínas en estos ambientes hacinados, representa un ambiente análogo al que se presenta a nivel de membrana para los fosfolípidos. A este nivel, la oxidación por un electrón de las cadenas hidrocarbonadas lleva a la formación de productos radicalares, que interaccionan con otras cadenas hidrocarbonadas dando inicio a procesos de lipoperoxidación en cadena a nivel de membrana. El hecho de que las proteínas celulares estén expuestas a condiciones de empaquetamiento similares a las mencionadas para las membranas, hace posible que radicales proteicos centrados en una cadena polipeptídica sean capaces de interaccionar con otras cadenas, iniciando así fenómenos radicalares similares a los expuestos para los fosfolípidos. Actualmente, existe evidencia de que los agentes atrapadores de espín son capaces de disminuir el impacto del daño nitro-oxidativo en modelos animales de enfermedades. Sin embargo, la dificultad que éstos presentan para alcanzar altas concentraciones en los compartimientos celulares, hace que su efecto antioxidante no pueda estar vinculado exclusivamente al atrapamiento estequiométrico de radicales libres producidos a nivel celular. Por tanto, hipotetizamos que su efecto protector antioxidante está vinculado a la interrupción de cadenas de propagación de daño oxidativo, propiciadas por el hacinamiento molecular que presentan las proteínas en los diferentes compartimientos celulares. El proyecto planteado intenta aportar datos que demuestren tanto la existencia de fenómenos radicales de propagación del daño oxidativo proteico, así como los mecanismos que subyacen al efecto antioxidante observado para los agentes atrapadores de espín. Con este objetivo, nos planteamos un diseño experimental que contempla resultados preliminares, con modelos de hacinamiento molecular in vitro, en los cuales demostramos que es posible inducir procesos de oxidación radicalar autopropagables en condiciones de similares a la encontradas en el interior celular. Por tanto, proponemos el desarrollo de modelos celulares de estrés nitro-oxidativo, para evaluar la presencia de este tipo de fenómenos a nivel celular, su repercusión funcional, y su prevención por el tratamiento con agentes atrapadores de espín.