Caracterización teórica de la estructura de cembranos con actividad antifouling

Abstract

Este trabajo propone el estudio de una serie de compuestos del tipo cembrano con actividad biológica antifouling, por medio de los descriptores electrostáticos: cargas parciales atómicas empíricas (Gasteiger-Marsili) y cargas parciales atómicas derivadas de la función de onda (Mulliken), los cuales permiten describir propiedades moleculares como la reactividad y algunos parámetros estructurales como la estereoquímica. Para descubrir regularidades o patrones en esta serie de cembranos, se usaron técnicas de agrupamiento que permitieron clasificar este conjunto de moléculas de acuerdo a sus atributos y que generaron clases o grupos que se relacionan con la estereoquímica que exhibe la estructura química de estos compuestos. Esta clasificación también muestra un grupo de compuestos en particular se caracterizan por ser activos biológicamente en el ensayo de inhibición de quorum sensing y en el ensayo de inhibición de formación de biopelícula de bacterias Gram positivas Staphylococcus aureus. Las características químicas estructurales que presenta este grupo de cembranos están bien definidas, y permitió proponer las estructuras de 7 nuevas moléculas que al ser incluidas nuevamente en la clasificación obtenida de la serie original (serie de entrenamiento) se observa que 6 de estas nuevas estructuras se agrupan en el cluster bien definido de compuestos que tienen actividad antifouling. De esta manera, el trabajo presentado en esta tesis logra no solo hallar una clasificación que permite atribuir características que describen relaciones estructurales y de actividad entre los grupos de la serie de cembranos, sino que también permite predecir sin conocimiento previo o experimental, compuestos con posible bioactividad.

Abstract. This work proposes the study of a series of compounds with known biological antifouling activity through electrostatic descriptors: empirical atomic partial charges (Gasteiger-Marsili) and atomic partial charges derived from the wave function (Mulliken) that are associated with molecular properties as reactivity and some structural parameters as stereochemistry. To discover particular properties of this cembranoids set we use clustering techniques that enable this set of molecules be classified according to classes or set attributes according to the stereochemistry groups exhibiting chemical structure of these compounds. This classification also gives group of compounds which are characterized by being biologically active in the inhibition of quorum sensing and inhibition of biofilm formation by Gram positive bacteria strain Staphylococcus aureus. The structural features presented by this well-defined group in clusters, lets to propose 7 new structures to be cosidered. When these new structures are considered together with the original cembranoid set (training set), 6 of them are classify now in the group of molecules having antifouling activity. Thus the work presented in this thesis does not just find a classification that allows attribute characteristics that describe structural and activity relationships between groups cembranoids set but also predicts no prior knowledge or experimental compounds with potential bioactivity.