Región de Murcia
Fundación Séneca
FSE

Simulación, mediante modelos computacionales, de los mecanismos implicados en la mutación del ADN

Nace en Alhama de Murcia en 1980. En 2004 obtiene la Licenciatura en Química por la Universidad de Murcia. A continuación realiza el Curso de Doctorado de Química Teórica y Computacional en la Universidad de Extremadura obteniendo el Diploma de Estudios Avanzados en 2006. En 2008 realiza el Máster Europeo de Modelización Computacional en la Universidad Autónoma de Madrid y el Máster de Calidad y Medioambiente del Colegio de Químicos de Murcia. Entre 2005 y 2009 desarrolló su proyecto de tesis doctoral en el departamento de Química Física de la Facultad de Química de la Universidad de Murcia, bajo la dirección de los profesores Alberto Requena y José Zúñiga, obteniendo el grado de Doctor en 2009 por la Universidad de Murcia y el Premio Extraordinario de Doctorado. Durante la tesis doctoral disfrutó de una beca de Formación de Profesorado Universitario del antiguo Ministerio de Ciencia y realizó una estancia en la Universidad de Namur, Bélgica, en el año 2008 bajo la supervisión del profesor Denis Jacquemin. Después obtiene la Beca de Continuación de Investigación de la Universidad de Murcia y una beca Fundación Esteban Romero para una estancia de 4 meses en la Universidad de Namur. El año 2010 es contratado por la empresa belga NMC S.A., para trabajar en un proyecto de investigación en la elaboración de derivados del petróleo. En el año 2011 obtuvo una beca de la Fundación Séneca para realizar una estancia posdoctoral acerca de la mutación del ADN en la Universidad de Nantes, Francia, con el profesor Denis Jacquemin. Posee comunicaciones en congresos nacionales e internacionales y publicaciones científicas en revistas de carácter internacional. Domina la lengua inglesa y francesa.


Resumen del proyecto de investigación

Los complejos de platino se encuentran entre los antitumorales más importantes en las terapias de lucha contra el cáncer , un método basado en la muerte selectiva de células cancerígenas mediante la alteración de su código genético. Entre ellos destaca el conocido como cisplatino, sintetizado por primera vez en 1965 por Barnett Rosenberg, y que cuarenta años después sigue siendo uno de los fármacos más utilizados. Sin embargo, la mayor desventaja de este tratamiento son sus efectos secundarios, relacionados con el ataque a otros tejidos biológicos sanos. 

Con el objetivo de aumentar la selectividad en a las células cancerígenas, y con ello disminuir la toxicidad de los tratamientos de quimioterapia, en la actualidad son muchos los investigadores dedicados a la síntesis de nuevos complejos. Desafortunadamente, las técnicas experimentales disponibles hoy en día no son capaces de dar información suficiente para establecer de qué manera interaccionan los nuevos antitumorales, lo que impide a su vez establecer una metodología para la mejora sistemática del diseño molecular de los mismos. 

Gracias a la beca postdoctoral concedida por la Fundación Séneca, hemos contribuido al avance del estudio de los mecanismos de acción de los agentes antitumorales. En particular, utilizamos métodos teóricos para simular las reacciones químicas que tienen lugar, a nivel molecular, entre el ADN y los fármacos que se utilizan hoy en día para luchar contra el cáncer. Nuestro objetivo final es crear un modelo de ADN que nos permita proponer nuevas moléculas con una acción antitumoral mejorada.

Área de conocimiento

Química y Tecnología Química

Centro de investigación

CEISAM, Université de Nantes

Investigadores o grupo de investigacion con el que colabora

En primer lugar colaboramos directamente con el grupo de investigación de Química Cuántica del Departamento de Química Física de la Universidad de Murcia, en particular con los profesores Alberto Requena y José Zúñiga. Además. En el proyecto de estudio de ADN trabajamos además con el grupo de Química Cuántica y Fotofísica de la Universidad Libre de Bruselas y con el departamento de Química Física y Óptica de la Universidad de Praga.

Período de Actividad

01/01/2011 - 01/01/2013

Resultados más destacados del proyecto

La financiación de la Fundación Séneca nos ha permitido diseñar un modelo teórico para el estudio del ADN a nivel molecular. Este modelo nos ha ayudado a desvelar los mecanimos responsables de la aparición de las mutaciones espontáneas [Phys. Chem. Chem. Phys., 13, 14584 (2011)]. Además, hemos modelado la influencia del catión metálico magnesio, un elemento fundamental que participa en la mayoría de reacciones bioquímicas dentro de las células, para establecer sus efectos sobre la estabilidad del código genético [Chem. Phys. Chem., 12, 2615 (2011); Theor. Chem. Acc., 131, 1188 (2012)]. Una vez comprobada la validez de nuestro modelo, hemos comenzado con el estudio del cisplatin, desvelando qué tipo de interacciones se ponen en juego cuando actúa como agente antitumoral [Phys. Chem. Chem. Phys. DOI: 10.1039/c2cp40515f (2012)]. Actualmente estamos estudiando el efecto de las radiaciones ionizantes y radicales libres sobre el ADN.

Principales 5 resultados

  1. J. P. Cerón-Carrasco, J. Zúñiga, A. Requena, E. A. Perpète C. Michaux et D. Jacquemin. Combined effect of stacking and solvation on the spontaneous mutation in DNA. Phys. Chem. Chem. Phys., 13, 14584 (2011). Portada.
  2. J. P. Cerón-Carrasco et D. Jacquemin. Influence of Mg2+ on the Guanine-Cytosine Tautomeric Equilibrium: Simulations of the Induced Intermolecular Proton Transfer. Chem. Phys. Chem., 12, 2615 (2011).
  3. J. P. Cerón-Carrasco, A. Ripoche, F. Odobel et. D. Jacquemin. Excited-state nature in benzodifuranone dyes: insights from ab initio simulations. Dyes & Pigm., 92, 1144-1152 (2012).
  4. J. P. Cerón-Carrasco, A. Requena et. D. Jacquemin. Impact of DFT functionals on the predicted magnesium-DNA interaction: an ONIOM study. Theor. Chem. Acc., 131, 1188 (2012).
  5. J. P. Cerón-Carrasco, D. Jacquemin et E. Caüet. Cisplatin cytotoxicity: a theoretical study of induced mutationsw. Phys. Chem. Chem. Phys. DOI: 10.1039/c2cp40515f (2012).

Objetivos científicos alcanzados hasta la fecha

La Beca de la Fundación Séneca nos ha permitido publicar un trabajo titulado “Efecto combinado del apilamiento de bases y de la hidratación en el mecanismo de mutación del ADN”, en la prestigiosa revista científica Physical Chemistry Chemical Physics, del que fue además portada. En este primer artículo hemos demostramos, por primera vez, el papel jugado por la propia estructura del ADN en los procesos relacionados con la aparición de los llamados “tautómeros ratos”, que son formas no canónicas del ADN que inducen errores en el código genético y, por tanto, pueden ser responsables de la aparición de enfermedades tan graves cómo el cáncer. Nuestras investigaciones, realizadas con los más avanzados métodos de cálculo, nos ayudarán en el diseño de agentes antitumorales. Además hemos investigamos la influencia del catión metálico magnesio en la estabilidad del código genético. El magnesio es un elemento fundamental que participa en la mayoría de reacciones bioquímicas dentro de las células. Sin embargo, un exceso del mismo tiene efectos adversos, aunque hasta la fecha no se conoce exactamente el por qué de los mismos.

Estancias Anteriores

En el año 2008, durante el doctorado, realicé una estancia de tres meses (septiembre-noviembre) en el grupo de Química Teórica Aplicada de la Facultés Universitaires Notre-Dame de la Paix, en Namur, Bélgica, financiado por la beca de Formación de Profesorado Universitario del Ministerio de Educación y Ciencia. En 2009 volví a Namur durante 4 meses (septiembre-diciembre) como investigador invitado gracias a una bolsa de viaje de la Fundación Esteban Romero, de la Obra Social Cajamurica. En esta segunda ocasión en el nuevo grupo formado por la unión de varios laboratorios que dio lugar a la Unidad de Química Física Teórica y Estructural. Por último, estuve todo el año 2010 también en Bélgica, trabajando en un proyecto de investigación de la empresa de derivados del petróleo NMC.


Descríbenos tu día a día en el centro

Un día normal comienza a las nueve de la mañana y termina, más o menos, a las seis de la tarde, con lo que hay tiempo para hacer muchas e interesantes cosas. En la facultad tengo un despacho propio, pero la puerta siempre está abierta, como es la costumbre generalizada. Así, a las 9 me conecto a los tres centros de cálculos (Pauli, CCIPL y CINES) para ver el estado de mis cálculos. Como referencia decir que, en promedio, tengo ocupados unos 300-350 cores en estos centros, que es como tener 350 ordenadores funcionando las 24 horas del día, por lo que es muy importante comprobar que todo marcha según lo previsto. Durante la mañana me reúno con Denis Jacquemin para comentar el estado de los cálculos, la redacción de trabajos y ver las últimas referencia que aparecen en la literatura en el mismo campo de investigación. Después llega la pausa para el almuerzo. Aquí es el único punto de desencuentro, ya que el horario francés para la comida comienza a las once y media, que no deja de resultarme algo temprano. Por la tarde continua el trabajo y solemos organizar pequeños seminarios para mantenernos al tanto de los avances de cada uno, que siempre son útiles ya que surgen nuevas ideas, tanto para quien expone como para quien escucha. Finalmente, a las seis comienza la habitual retahíla de “bonne soirée et à demain”.

Enlaces a publicaciones o resultados propios

http://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2011/CP/C1CP20946A

¿Qué tal es la experiencia, tanto desde un punto de vista científico como personal?

La experiencia en Nantes estás siendo muy positiva, tanto desde un punto de vista científico como personal, y esto a pesar de que la primera vez que escuché el nombre de la ciudad no supe muy bien dónde ubicarla dentro del mapa de Francia. Gracias a la beca de la Fundación Séneca puedo dedicarme a tiempo completo a mi investigación, un trabajo que de otra manera no podría hacer. También ayuda estar rodeado de un gran equipo con el que comparto mucho de mi tiempo: Denis Jacquemin, Jean-Yves Lequestel, Jérome Graton, Nicolas Galland, Eric Renault, Anne-Marie Brossard, Fadel Bassal, François Besseau y Tahra Ayad.

Defíne el centro en una frase

Grupo de Químca Interdisciplinar: experimental y modelización teórica

Dinos por qué elegistes este centro

La investigación del código genético es una tarea extraordinariamente compleja que no puede afrontarse desde un único campo, sino que requiere la conexión entre varias disciplinas científicas. La Universidad de Nantes cuenta con el grupo ‘Chimie et Interdisciplinarité: Synthèse, Analyse, Modélisation (CEISAM)’ que proporciona a sus investigadores la infraestructura necesaria para el estudio experimental y teórico en el estudio del ADN y la caracterización de moléculas biológicamente activas.

Instalaciones

El grupo cuenta con numerosos aparatos experimentales (4 RMN, 4 HPLC, varios espectrómetros de IR, UV-Visible, polarímetros, refractómetros, etcétera) así como un clúster propio (llamado cariñosamente Pauli) de 80 cores. Además, dispone de cuentas en el Centro de Cálculo Intensivo del País del Loire (CCIPL) y en el Centro Nacional de Cálculo de Francia (CINES), con una capacidad de 648 y 23040 cores, respectivamente.

Investigadores relevantes del centro

Destacaría, principalmente, a los ya citados profesor Denis Jacquemin, Jean-Yves Lequestel y Bruno Bujoli. La calidad de su trabajo queda avalada con la gran número de publicaciones que reúnen entre los tres en las principales revistas del área de química. Una simple búsqueda en la base de “IsiWeb of Knowledge” nos devolverá más de 300 entradas en los que son autores.

¿Sigues un programa formativo en el centro?

El principal programa de formación viene relacionado con el estudio del francés. Si bien la mayoría de nantases hablan inglés, e incluso muchos de ellos español, no cabe duda que para desenvolverse en la vida cotidiana el francés se hace imprescindible. Tanto la Universidad como la Asociación de Investigadores Extranjeros de Nantes organizan cursos de francés para estudiantes de doctorados e investigadores postdoctorales.

Háblanos de tu ciudad, aquello que desees resaltar de ella, que te ha llamado más la atención, lo esencial

Nantes es la capital de la región de los Países del Loira (con unos 300.000 habitantes) cuenta con todas las comodidades de una ciudad. Las principales calles del centro histórico son peatonales, plagadas de tiendas y pequeños cafés, invitan a perderse por ellas con la calma necesaria. Quizá lo primero que sorprende de la ciudad es algo que no se ve: su historia. Nantes era hasta el siglo pasado uno de los principales puertos franceses (está junto a la desembocadura del Loira), algo que fue aprovechado por los alemanes durante la ocupación del país en la segunda guerra mundial. Tras el desembarco de Normandía los aliados planearon la destrucción de este puerto. Sin embargo, el bombardeo de 1944 alcanzó casi exclusivamente al casco antiguo de Nantes, destruyendo mucho de sus edificios y dejando varios miles de muertos entre la población civil. Hay monumentos que recuerdan a lo largo de la ciudad éste y otros muchos momentos cruciales en la historia reciente de Francia. Afortunadamente, algunos edificios más emblemáticos sobrevivieron, como por ejemplo la catedral, la basílica de San Nicolás, el impresionante castillo de los Duques de Bretaña o el teatro Graslín. El resto han sido reconstruidos, como la concurrida Plaza Real. Lo que resulta fácil es descubrir quién es el personaje local más famoso, que no es otro que Julio Verne, el mismo que da nombre a calles, plazas, colegios, líneas de metro y hospitales y que ha inspirado la llamada Isla de las Máquinas, uno de los principales reclamos turísticos de la ciudad, en la que se pueden visitar esculturas mecánicas monumentales inspiradas en Verne y en Leonardo da Vinci, que pasó sus últimos años de vida muy cerca de aquí.

Y cuando no investigas, ¿qué te ofrece la ciudad para tu tiempo libre?

La oferta cultural de la ciudad es enorme. Así no es difícil encontrarse conciertos en pleno centro durante el fin de semana. Otro dato importante es el cine, con una gran cartelera de películas europeas en versión original. Hay que destacar que en Nantes tiene lugar el festival de cine español más antiguo de toda Francia, con más de 30 años a sus espaldas, al que han asistido, entre otros, directores como Carlos Saura, Álex de la Iglesia o Fernando Trueba. Nantes recuerda un poco a Murcia, las calles son muy animadas y con el buen tiempo la zona peatonal se llena de pequeñas terrazas para disfrutar de los crêpes y la sidra, que son las especialidades locales. Es un lugar idóneo para explorar los Castillos del Loira, las playas de Normandía o la Bretaña francesa aprovechando los fines de semana o, simplemente, pasear por las orillas de los ríos Loira y Erdre o navegar en uno de los barcos que pueden alquilarse, a remo o a motor según el ánimo.

WEB del centro

www.sciences.univ-nantes.fr/CEISAM

¿Cómo accediste al centro?

La última incorporación en el grupo de investigación CEISAM ha sido la del profesor Denis Jacquemin, experto en el estudio teórico de la reactividad química en sistemas complejos, con el que tuve la oportunidad de colaborar en Bélgica entre los años 2008 y 2010. Fue él quien me invitó a unirme al grupo de Nantes para comenzar con este proyecto del ADN.

¿Por qué te admitieron, qué tramites seguiste para ello?

Sin duda, las referencia del profesor Jacquemin fue clave para mi incorporación a la Universidad de Nantes. Así, desde el primer momento conté la ayuda del director del grupo CEISAM, el profesor Bruno Bujoli, y del profesor a cargo del área de simulación computacional, Jean-Yves Lequestel. Los trámites burocráticos para ciudadanos europeos se simplifican enormemente en Francia y no es necesario solicitar ningún permiso especial para la residir o trabajar aquí.

¿Qué caracteriza el centro en el ámbito internacional?

La colaboración directa entre los grupos experimental y teórico. Cabe destacar que todos los miembros del grupo CEISAM se encuentran en el mismo edificio, aunque no sólo se comparte el espacio físico de trabajo, sino también los proyectos. La colaboración es bidireccional: los datos experimentales permiten validar las predicciones realizadas en los tratamiento teóricos, mientras que los modelos teóricos se utiliza en el diseño de las primera etapas experimentales de síntesis y reactividad.

¿Qué consejos darías a otros jóvenes investigadores que quieran acudir a este centro?

Nantes cuenta con una Asociación de Investigadores Extranjeros (www.nantes-chercheur.org) que informan de todos los pasos a seguir antes y durante la estancia. Son realmente eficientes ya que no sólo asesoran sino que además gestionan directamente muchos de los documentos que deben presentarse para trabajar en la Universidad, lo que es especialmente útil para investigadores que proceden de países fuera de la Unión Europea. Por otro lado, la Asociación cuenta con unos apartamento que pueden de ser de gran ayuda en caso de uno que quiera comenzarse la búsqueda de alojamiento después de la llegada. Otro ventaja de contar con esta asociación es que organizan cursos de francés y actividades durante todo el año para facilitar la integración en la vida nantese.

¿Qué destacarías, qué es lo que consideras más positivo?

Lo más positivo es, primero, trabajo en algo que realmente me gusta, y segundo, que el objetivo de este trabajo es contribuir a la búsqueda de nuevos tratamientos contra el cáncer. Por supuesto, nuestras investigaciones son una contribución más, aunque emplearemos todos los medios a nuestro alcance para que esta contribución ayude realmente a alcanzar esta importante meta.

¿Qué resultados esperabas de la estancia? ¿Se están satisfaciendo tus expectativas?

El objetivo de una estancia postdoctoral es seguir aprendiendo una vez alcanzado el grado de doctor. Si la estancia se hace en otro país el beneficio es doble, ya que además uno tiene lo oportunidad de conocer otra cultura. Teniendo en cuenta esta dos premisas puedo decir que Nantes y su Universidad supera mis expectativas. El trabajo que he comenzado avanza a un ritmo más rápido del que esperaba y, en tan sólo tres meses, me ha permitido terminar los dos primeros artículos. Uno de ellos ya aceptado sin ninguna corrección, con comentarios muy positivos de ambos revisores, lo que me ánima a seguir trabajando en proyecto que propusimos a la Fundación Séneca y aprovechar al máximo estos 20 meses que tengo aún por delante.

Opina sobre algún tema de actualidad o relativo a tu investigación

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