Design and synthesis of photoswitchable molecules for biological applications

Abstract

Aquesta tesis doctoral es centra en el disseny i síntesis de compostos fotosensibles per tal de controlar sistemes biològics amb llum. El treball està dividit en dos blocs. El primer, format per tres capítols, dels quals, els dos primers expliquen les aproximacions i l'estratègia seguides en la síntesis de compostos fotoconmutables per controlar receptors de glutamat, basats en PTLs, però sense la utilitzacó de tècniques basades en manipulació genètica per tal que es produeixi la corresponent unió. En el tercer capítol d'aquest bloc, es descriuen els compostos obtinguts del diseny de varis PCLs derivats de benzodiazepina, per ser aplicats en la modulació de receptors GABAa òpticament, responsables de la inhibició de la neurotransmissió. En el segon bloc es descriu la metodologia seguida en el control enantioselectiu de la lipasa 2 (provinent de la familia Bacillus Thermocathenolathus) en fase sòlida. Per aconseguir-ho, hem utilitzat tècniques de ingenieria genètica, per tal d'incorporar un azobenzé i un spiropirà com a controladors òptics i estudiar el seu efecte en el sistema catalític.

Esta tesis doctoral se centra en el diseño y síntesis de compuestos fotosensibles para controlar sistemas biológicos mediante luz. Este trabajo está dividido en dos bloques. El primer bloque, cuenta con tres capítulos, de los cuales, los dos primeros explican las aproximaciones y la estrategia seguida en la síntesis de compuestos fotocommutables para controlar receptores de glutamato basados en PTLs, pero sin utilizar técnicas basadas en ingenieria genetica para su unión. En el tercer capítulo de este bloque se describen los compuestos resultantes del diseño de PCLs derivados de benzodiazepina, para su aplicación en la modulación de receptores GABAa a diferentes longitudes de onda, responsable de la inhibición en la transmissión cerebral. En el segundo bloque se describe el control de la enantioselectividad de la lipasa 2 (procedente de la familia Bacillus Thermocathenolatus) en fase sólida. Para ese fin se han utilizado técnicas the ingenieria genética, para incorporar spiropirano y azobenzeno como controladores ópticos cerca del centro catalítico.

This thesis work is focused on the design and synthesis of photo-sensitive azo derived compounds, in order to modulate biological systems with light. In the first block three chapters are presented. The first two describe the attempted approaches followed to bestow light sensitivity into glutamate receptor channels (responsible for neuronal transmission and synapses) based on PTLs without exogenous gene expresion techniques. In the third chapter the development of photochromic benzodiazepine ligands is explained to modulate GABAa receptor channels optically, responsible for inhibition of neurotransmission. The second block describes the enantioselective optical control of lipase 2 (from Bacillus Thermocathenolatus) in solid phase. Using engineering techniques we have expressed and introduced some cysteine residues close to the active catalytic site and conjugated with azobenzene and spiropyran dyes.