In the present study, we performed a computational study to gain insights on the binding mode and high affinity of pregabalin, its inactive isomer (R-pregabalin) and gabapentin when modulating voltage-gated calcium channels. Quantum chemical descriptors were evaluated at two different levels of theory (ωB97XD and B3LYP-D3) for the three molecules. The results show that the three ligands have similar quantum chemical descriptors, suggesting that the affinity is governed by the binding pose and the ability to access the pocket. The binding mode analysis of pregabalin indicates that it is interacting with 12 residues (6 hydrogen bonds) including Arg217, which is key to pregabalin action mechanism. Our results suggest that the electrostatic interactions and the hydrogen bonds between pregabalin and Arg217 could explain its high affinity, highlighting the importance of Arg217 in the pharmacological action

Abstract Vicarious nucleophilic substitution reactions are a versatile way of introducing substituents into aromatic and heteroaromatic electron-deficient compounds. In this project, a kinetic study of these reactions by applying quantum mechanics concepts, such as reaction force, force constant, and electronic reaction flow was proposed. Furthermore, absolute theoretical scales of electrophilicity by applying density functional theory electronic indices were established to classify a series of five and six-membered nitroheteroarenes, and nitrobenzenes with substituents in ortho, meta and para positions. The theoretical model was validated by comparison with experimental kinetic results. Calculations using B3LYP/6- 311G(d,p) level of theory allowed analysis of the reactivity patterns and the mechanisms of these chemical reactions. The theoretical scale properly accounts for the activating/ deactivating effects promoted by the substituents and agrees with the ability of these substituents to accept or donate electrons, electron acceptor substituents are those that increase electrophilicity, and electron donors those that reduce it.

The search for sensitive and rapid analytical techniques for the determination of natural antioxidants is an area in constant growth due, among other aspects, to the complexity of plant matrices. In this study, silver nanoparticles prepared with the aqueous extract of Mimosa albida leaves were used to assess their polyphenolic content and antioxidant capacity. Silver nanoparticles were characterized by different techniques. As a result, nanoparticles of 6.5 ± 3.1 nm were obtained. The total phenolic content in the extract was 1320.4 ± 17.6 mg of gallic acid equivalents GAE· 100 g−1 and in the nanoparticles 257.3 ± 5.1 mg GAE· 100 g−1. From the phenolic profile analyzed by ultra high-performance liquid chromatography (UPLC) with a diode-array detector (DAD), the presence of apigenin and luteolin in the plant extract is postulated. The antioxidant capacity measured by oxygen radical absorbance capacity ORAC-fluorescein assay was 86917 ± 6287 and 7563 ± 967 µmol ET g−1 in the extract and nanoparticles respectively. Electrochemical analysis by cyclic voltammetry (CV) confirmed the effective reduction capacity of the Mimosa albida leaves extract to reduce Ag ions to AgNPs and differential pulse voltammetry (DPV) suggested the presence of two main reducing agents in the extract. From this study, it was concluded that the aqueous extract of Mimosa albida contains reducing agents capable of synthesizing silver nanoparticles, which can be used in the phytochemical industry.

El presente es un estudio computacional de la interacción de diferentes antinflamatorios no esteroideos con la enzima Ciclooxigenasa 2 (COX-2). El objetivo fue determinar la afinidad con la cual los inhibidores estudiados se enlazan con el sitio activo de la enzima y calcular la eficiencia de enlace de los mismos. Además, comprobar la aplicabilidad de los métodos de acoplamiento molecular, en la determinación de moléculas prometedoras, que aceleren los estudios de descubrimiento de nuevos fármacos. Se utilizaron métodos de dinámica molecular, para modelar las interacciones entre la enzima COX-2 y los sustratos celecoxib, diclofenaco, etoricoxib, indometacina, ibuprofeno, meloxicam y naproxeno, por medio del programa Autodock VINA. Los resultados muestran que la molécula que posee una mayor afinidad con la COX-2 es el celecoxib, con una energía de enlace de -10.8 kcal/mol y una constante de equilibrio Ki de 1.21x10-8 M. El ibuprofeno y el naproxeno son las moléculas con mayor eficiencia de enlace, con un valor mayor a -0.48 kcal/mol/átomos (no hidrógeno). Esto demuestra que una molécula que tiene una buena afinidad, no necesariamente debe tener una buena eficiencia de enlace. Estos valores dan una pauta para poder elegir la mejor molécula para inhibir la enzima COX-2 y en casos de descubrimiento de fármacos, la molécula idónea para invertir en su mejoramiento y optimización, para convertirla en un fármaco aprobado.

Se presenta un estudio espectroscópico computacional del ibuprofeno y sus precursores químicos isobutilbenceno y 4-isobutilacetofenona. En la investigación se utilizó el programa de modelamiento electrónico estructural GAUSSIAN 03. Se realizó la optimización molecular de todas las estructuras de interés y se calcularon las propiedades espectroscópicas de resonancia magnética nuclear (RMN). Los espectros computacionales obtenidos fueron comparados con los espectros experimentales citados en la literatura, demostrando ser muy similares. Las principales diferencias se deben al estado de agregación, ya que los cálculos computacionales son realizados en estado gaseoso, mientras que los obtenidos de la literatura se encuentran en soluciones deuteradas. Los espectros computacionales son comparables con los resultados obtenidos de la literatura, lo que comprueba la aplicabilidad de estos métodos en procesos de síntesis y diseño de nuevos compuestos químicos.

Las reacciones de sustitución nucleofílica de Vicarius, son una manera versátil de introducir sustituyentes en compuestos aromáticos deficientes de electrones. El propósito de este estudio fue establecer escalas teóricas absolutas de electrofilia, por medio de la aplicación de índices electrónicos definidos en la Teoría del Funcional de la Densidad, para clasificar una serie de 35 nitrobencenos sustituidos y analizar los patrones de reactividad de estas reacciones. Para el estudio, se eligieron nitrobencenos con varios sustituyentes en las posiciones orto, meta y para. Al aplicar el concepto de electrofilia global al nivel de teoría B3LYP/6-311G (d, p), se encontró una escala absoluta para cada posición de los sustituyentes, que se la relacionó con los valores σ de Hammett, para sustituyentes en las posiciones meta y para, obteniendo una relación lineal. Estos resultados concuerdan con la capacidad de estos sustituyentes de aceptar o ceder electrones, siendo los sustituyentes electroaceptores los que aumentan la electrofilia, y los electrodonadores los que la disminuyen.

Se presenta un estudio comparativo de los espectros infrarrojo (IR) y ultravioleta/visible (UV/VIS) de ibuprofeno, isobutilbenceno y 4-isobutilacetofenona obtenidos experimentalmente, con los calculados computacionalmente. La investigación constó de dos etapas. En la primera se realizó la síntesis experimental de ibuprofeno, donde se aislaron los precursores para el análisis. En la segunda fase, se utilizó el programa de modelamiento electrónico estructural GAUSSIAN 03, donde se obtuvo una optimización molecular de todas las estructuras de interés y sus propiedades espectroscópicas. Los espectros experimentales fueron comparados con los computacionales, obteniéndose ligeras diferencias, con porcentajes de error en bandas específicas, entre 2 y 28 % en los dos tipos de espectroscopía. La principal causa, puede ser el distinto estado de agregación en la que se encuentran las moléculas: estado líquido y sólido en el caso de los espectros experimentales, y estado gaseoso en el caso de los espectros computacionales. Los espectros computacionales son comparables con los obtenidos experimentalmente, demostrando ser bastante exactos. Esto comprueba la aplicabilidad de los métodos computacionales, en el proceso de síntesis y diseño de nuevos fármacos.

In this work, a computational chemical study of Etoricoxib was carried out at the X/6311G(d,p) (where X=B3LYP, M06 and ωB97XD) level of theory, at the gas, aqueous and ethanol phases. Through the chemical reactivity descriptors derived from the DFT, it was possible to find that Etoricoxib structure exhibits a major chemical activity in water and ethanol phases in comparison to the gas phase, which suggests this drug would be more active in biological solvents like in blood, tissues and places where the ciclooxigenasa 2 (COX)-2 is found. In addition, a molecular docking analysis was conducted to study the interaction of Etoricoxib with the COX-2 active site. The results suggest that Etoricoxib interacts with 19 amino acid residues inside the COX-2 active site.

En este estudio, se presenta la modelación computacional de la interacción del paracetamol y su metabolito activo, el 4-aminofenol, con las enzimas Ciclooxigenasa 1 y Ciclooxigenasa 2. El objetivo fue utilizar métodos computacionales para explicar, a nivel molecular, la baja actividad antinflamatoria del paracetamol mediante su interacción con las enzimas Ciclooxigenasa 1 y 2. Se utilizaron métodos mecánico cuánticos para la optimización de los ligandos y acoplamiento molecular para modelar la interacción de estos ligandos con las enzimas y sus sitios activos. Los resultados obtenidos muestran que las conformaciones con más afinidad para paracetamol y 4-aminofenol no se encuentran en el sitio activo de la Ciclooxigenasa 1. Comparaciones con el ácido araquidónico muestran que las energías de enlace son alrededor de 1 kcal/mol mayores, lo cual indica una inhibición leve. Para el caso de la Ciclooxigenasa 2, los resultados obtenidos son similares, lo cual sugiere que el mecanismo de acción principal del paracetamol o su metabolito primario no se da por inhibición de las Ciclooxigenasas. Este resultado concuerda con las diferencias en la acción farmacológica y efectos secundarios que tiene el paracetamol con respecto a moléculas del mismo grupo como el ibuprofeno.

In this study, a computational DFT study was performed to propose a new acid catalyzed mechanism to produce 5HMF from d-Fructose and d-Tagatose. The reactivity and selectivity towards 5HMF formation were analyzed, and the results revealed both saccharides present higher selectivity towards 5HMF with the first dehydration occurring on oxygen 2. Fructose seems to be more reactive than tagatose, although the dehydration process of the different hydroxyl groups on tagatose produces more unstable structures, which can undergo several side reactions. The new mechanism is proposed eliminating the tautomerization step and lowering the activation free energy of the second dehydration step in 21 kcal/mol.

A finales del año pasado se reportaron casos de pacientes con neumonía atípica en Wuhan, Provincia de Hubei, China. La mayoría de pacientes iniciales trabajaban, vivían o eran consumidores de productos del mercado mayorista de mariscos, lo que sugirió un posible contagio de un patógeno de origen animal al ser humano. Posteriormente, se determinó que el responsable fue un coronavirus, que se llamó SARS-CoV-2, cuya rápida propagación produjo la pandemia de la enfermedad coronavirus disease 19 (COVID-19). La enfermedad es actualmente motivo de preocupación e intensa investigación a nivel mundial. Se han postulado teorías sobre el origen del coronavirus, siendo la más aceptada que el virus proviene del pangolín malayo. Con la finalidad de reforzar esta teoría, en la presente investigación, a partir de secuencias nucleotídicas de dominio público, se seleccionaron fragmentos de secuencias nucleotídicas que codifican para la espícula glicoprotéica superficial de coronavirus en algunos organismos hospederos infectados por diferentes cepas de coronavirus incluyendo el SARS-CoV-2. De la filogenia y análisis de secuencias de aminoácidos de la espícula glicoprotéica del coronavirus se encontró posibles eventos de transmisión entre especies del virus responsable de la enfermedad incluyendo el ser humano.

A finales del año pasado se reportaron casos de pacientes con neumonía atípica en Wuhan, Provincia de Hubei, China. La mayoría de pacientes iniciales trabajaban, vivían o eran consumidores de productos del mercado mayorista de mariscos, lo que sugirió un posible contagio de un patógeno de origen animal al ser humano. Posteriormente, se determinó que el responsable fue un coronavirus, que se llamó SARS-CoV-2, cuya rápida propagación produjo la pandemia de la enfermedad coronavirus disease 19 (COVID-19). La enfermedad es actualmente motivo de preocupación e intensa investigación a nivel mundial. Se han postulado teorías sobre el origen del coronavirus, siendo la más aceptada que el virus proviene del pangolín malayo. Con la finalidad de reforzar esta teoría, en la presente investigación, a partir de secuencias nucleotídicas de dominio público, se seleccionaron fragmentos de secuencias nucleotídicas que codifican para la espícula glicoprotéica superficial de coronavirus en algunos organismos hospederos infectados por diferentes cepas de coronavirus incluyendo el SARS-CoV-2. De la filogenia y análisis de secuencias de aminoácidos de la espícula glicoprotéica del coronavirus se encontró posibles eventos de transmisión entre especies del virus responsable de la enfermedad incluyendo el ser humano.

The mechanism of Alder-ene reactions between n-hexene and heptanal and n‑tetradecene and heptanal was characterized using reaction force, reaction force constant and reaction electronic flux concepts. Density-functional theory studies were performed at the B3LYP/6-311G(d,p) level. Structural analysis shows the changes in bond angles and distances throughout the reaction path. Thermodynamic analyses suggest these reactions are exothermic with activation energies between 21.1 and 34.2 kcal/mol. The proposed mechanisms follow three basic reaction steps in the transformation from reagents to products. First, the hydrogen shift from the ene to the enophile. Then, there is an electronic rearrangement produced by π and σ electrons. Finally, σ-bond formation and structural relaxation occur, leading to the final product. The mechanism found, based on the quantum descriptors, was confirmed to be the right one.

Antimicrobial peptides (AMPs) constitute part of a broad range of bioactive compounds present on diverse organisms, including frogs. Peptides, produced in the granular glands of amphibian skin, constitute a component of their innate immune response, providing protection against pathogenic microorganisms. In this work, two novel cruzioseptins peptides, cruzi-oseptin-16 and -17, extracted from the splendid leaf frog Cruziohyla calcarifer are presented. These peptides were identified using molecular cloning and tandem mass spectrometry. Later, peptides were synthetized using solid-phase peptide synthesis, and their minimal inhibitory concentration and haemolytic activity were tested. Furthermore, these two cruzioseptins plus three previously reported (CZS-1, CZS-2, CZS-3) were computationally characterized. Results show that cruzioseptins are 21–23 residues long alpha helical cationic peptides, with antimicrobial activity against E. coli, S. aureus, and C. albicans and low haemolytic efect. Docking results agree with the principal action mechanism of cationic AMPs that goes through cell membrane disruption due to electrostatic interactions between cationic residues in the cruzioseptins and negative phosphate groups in the pathogen cell membrane. An action mechanism through enzymes inhibition was also tried, but no conclusive results about this mechanism were obtained.

In this research, we present a preliminary computational study of four Dermaseptin-related peptides from the skin exudate of the gliding tree frog Agalychnis spurrelli. Experimentally, the amino acid sequence of these peptides was elucidated through molecular cloning and tandem mass spectrometry and synthetic peptides were assayed against E. coli, S. aureus, and C. albicans to determine their antimicrobial properties. With the sequences on hand, a computational study of the structures was carried out, obtaining their physicochemical properties, secondary structure, and their similarity to other known peptides. A molecular docking study of these peptides was also performed against cell membrane and several enzymes are known to be vital for the organisms. Results showed that Dermaseptin-related peptides are α-helical cationic peptides with an isoelectric point above 9.70 and a positive charge of physiological pH. Introducing theses peptides in a database, it was determined that their identity compared with known peptides range from 36 to 82% meaning these four Dermaseptins are novel peptides. This preliminary study of molecular docking suggests the mechanism of action of this peptide is not given by the inhibition of essential enzymatic pathways, but by cell lysis.

En esta investigación se presenta un estudio computacional de la dermaseptina SP2 (DRS-SP2) extraída de exudado de la piel de la rana Agalychnis spurrelli. Ensayos experimentales han permitido extraer, puri?car y obtener la secuencia de aminoácidos de este péptido, además de demostrar sus propiedades antimicrobianas contra Escherichia coli, Staphylococcus aureus y Candida albicans. Con la secuencia dilucidada, se realizó un estudio computacional de la estructura obteniéndose sus propiedades físicoquímicas, su estructura secundaria y su similitud con otros péptidos conocidos. Además,se realizó el acoplamiento molecular de este péptido con la membrana celular y varias enzimas conocidas para suprimir a estos microorganismos. Los resultados muestran que la DRS-SP2 es un péptido catiónico α-helicoidal con un punto isoeléctrico de 10,68 y carga positiva +3 a pH ?siológico. Se determinó que su estructura es diferente a todas las dermaseptinas que se encuentran en bases de datos llegando a un porcentaje de identidad máximo del 80 %. Estudios de acoplamiento molecular sugieren que el mecanismo de acción de este péptido no se da por la inhibición de vías enzimáticas vitales para el microorganismo, sino por lisis celular.

Se han descrito muchos estudios de biosíntesis de nanopartículas de plata usando el extracto del bulbo de ajo (Allium sativum) como agente reductor. Sin embargo, el uso de sus hojas es poco conocido, por considerarse un producto de desecho. En este estudio, se comparó el tamaño de nanopartículas de plata obtenidas con el extracto acuoso de las hojas de ajo usando dos técnicas diferentes de calentamiento: placa y por microondas. Las nanopartículas obtenidas se caracterizaron por espectrofotometría UV-Visible, microscopía de transmisión electrónica (TEM, por sus siglas en inglés), dispersión dinámica de luz (DLS, por sus siglas en inglés) y difracción de rayos X (XRD, por sus siglas en inglés). Como resultado se obtuvieron nanopartículas con un tamaño promedio de 15,4±7,9 y 9,9±10,5 nm empleando las dos técnicas respectivamente. De acuerdo al análisis estadístico realizado, se demostró que existen diferencias significativas en relación al tamaño de nanopartícula obtenido. Se concluye que el extracto acuoso de las hojas de la planta de ajo, es un agente reductor adecuado para la síntesis de nanopartículas de plata, y que la técnica de microondas es más efectiva por la rapidez y tamaño de nanopartículas obtenidas.

La goma de algarrobo es un exudado proveniente de las ramas y troncos de los árboles del género Prosopis, tiene una semejanza a la goma arábiga y posee potenciales aplicaciones en el área farmacéutica, de alimentos, industria cosmética, etc. El algarrobo se encuentra en regiones secas y semi secas del Ecuador. En el presente trabajo se analizaron por espectroscopia FTIR, tres muestras de goma de algarrobo y una muestra de goma arábiga grado alimenticio, para la obtención y comparación de espectros. Las muestras provenientes del árbol Prosopis juliflora, fueron recolectadas en tres áreas de la provincia de Manabí-Ecuador: Bahía de Caráquez (Zona 1), Portoviejo (Zona 2) y Puerto López (Zona 3). Se obtuvieron espectros FTIR de cada una de las muestras y se compararon con espectros de la bibliografía. Los espectros de infrarrojos presentaron semejanza entre los dos tipos de gomas, algarrobo y arábiga, así como con los de la bibliografía; se efectuó una comparación analítica entre los dos tipos para la obtención de porcentajes de correlación, estos fueron de 80,37; 79,83 y 79,66 % para las zonas 1, 2 y 3 respectivamente. Los resultados obtenidos abren una línea de investigación para la posible utilización de la goma de algarrobo ecuatoriana como una nueva y accesible alternativa al uso de la goma arábiga.

Con el avance de la tecnología, la química computacional se ha convertido en pieza clave de las investigaciones científicas. Hoy en día, la química computacional ha logrado la información de los métodos y algoritmos capaces de reducir los errores en la predicción de las propiedades y la simulación de eventos químicos, llegando a ser comparables con resultados experimentales. Ser capaces de entender diferentes procesos químicos desde un punto de vista molecular, lo que muchas veces es imposible conseguir la experimentación, hace de la química computacional una herramienta poderosa. Así, procesos como el descubrimiento de nuevos medicamentos, han dejado de depender del factor del azar, para transformarse en procesos más eficientes y racionales, lo que logra reducir el tiempo en un 50%. En esta revisión, se examinarán algunos ejemplos de cómo la química computacional ha ayudado a tener un mejor entendimiento de procesos químicos, como la sustitución nucleofílica de Vicario, la interacción de nano-partes de plata con moléculas orgánicas y el mecanismo de reacción de la biodegradación de la lignina en presencia de la lignina peroxidasa. También se presentan investigaciones sobre el posible mecanismo de acción de fármacos como el paracetamol o de los péptidos antimicrobianos extraídos del exudado de ranas.