DCQB · Universidad Autónoma de Ciudad Juárez
Sistema redox del glutatión en plantas de zonas áridas
Bienvenido a Interactoma Modular. Una plataforma de difusión y divulgación científica dedicada a documentar el progreso de mi investigación doctoral en ciencias químico-biológicas. Este espacio integra el análisis de las ciencias ómicas y la bioinformática estructural para entender la resiliencia biológica en entornos áridos.
Caracterización estructural y cinética de GPX4, GST U17 y Tiorredoxina — las tres proteínas clave del sistema de detoxificación dependiente de glutatión (GSH) en Neltuma alba bajo estrés abiótico.
Carlos Montejo Dávila
Estudiante Doctoral · Profesor por Honorarios · DCQB · UACJ
Investigador en ciencias químico-biológicas con enfoque en bioinformática estructural y biología molecular. Desarrollo mi tesis doctoral sobre el sistema redox del glutatión en Neltuma alba bajo la dirección del Dr. Ángel Gabriel Díaz Sánchez y la Dra. Lilian González Segura. De manera paralela, me desempeño como profesor honorario en la UACJ.
"Representación esquemática de las rutas de detoxificación y mantenimiento de la homeostasis redox. El diagrama ilustra la versatilidad de la Glutatión Peroxidasa (GPx) al reducir peróxidos citotóxicos empleando tanto glutatión (GSH) como tiorredoxina como cofactores reductores. En paralelo, se detalla la función de la Glutatión S-Transferasa (GST) en la biotransformación de xenobióticos electrofílicos, facilitando su conversión en conjugados más solubles, estables e inocuos."
Mecanismos de neutralización de especies citotóxicas · Vías dependientes de GSH y Tiorredoxina · Modelado conceptual para Neltuma alba.
Reduce directamente H₂O₂ y peróxidos lipídicos usando el GSH como cofactor. Sitio catalítico: Cys42. Regulada por Tiorredoxina (oclusión total, 1.12 Å). Accesión: XP_028792674.1
Conjuga GSH a electrófilos y transporta flavonoides (quercetina). Sitio G: Ser16, activa GSH reduciendo su pKa de 8.7 a 6.2. Alta termoestabilidad. Accesión: XP_028793106.1
Regula la actividad de GPX4 y GST por interacción directa. En docking proteína-proteína (ClusPro/HDOCK), ocluyó totalmente el sitio activo de GPX4 (1.12 Å), sugiriendo control redox bidireccional.
Tesis doctoral — DCQB, UACJ. Dir.: Dr. Ángel Gabriel Díaz Sánchez · Dra. Lilian González Segura. Especie modelo: Neltuma alba (mezquite), nativa de zonas áridas del norte de México.
Material técnico dirigido a la comunidad científica y estudiantes de ciencias biológicas.
Las proteínas del interactoma GPX–GST–Trx del mezquite se modelaron por homología, se validaron mediante docking molecular y se complementaron con análisis fisicoquímico. Los modelos 3D interactivos a continuación permiten explorar los residuos catalíticos, los ligandos acoplados en cada sitio activo y las interfaces de interacción proteína–proteína. Selecciona una proteína y usa los controles para inspeccionar cada detalle estructural.
Modelos Estructurales Interactivos 3D (WebGL)
Visualizaciones 3D interactivas de las proteínas clave del interactoma. Rota con arrastrar, zoom con rueda de ratón e interactúa con los residuos catalíticos y de interfaz.
Modelos tridimensionales interactivos · Clica en cualquier átomo para identificar el residuo · Desplazamiento lateral con clic derecho/arrastrar.
| Aminoácido | Código | Nº | % |
|---|---|---|---|
| Alanina | Ala (A) | 18 | 7.9% |
| Arginina | Arg (R) | 9 | 3.9% |
| Asparagina | Asn (N) | 2 | 0.9% |
| Aspartato | Asp (D) | 11 | 4.8% |
| Cisteína | Cys (C) | 3 | 1.3% |
| Fenilalanina | Phe (F) | 14 | 6.1% |
| Glicina | Gly (G) | 11 | 4.8% |
| Glutamato | Glu (E) | 11 | 4.8% |
| Glutamina | Gln (Q) | 8 | 3.5% |
| Histidina | His (H) | 6 | 2.6% |
| Isoleucina | Ile (I) | 14 | 6.1% |
| Leucina | Leu (L) | 37 | 16.2% |
| Lisina | Lys (K) | 10 | 4.4% |
| Metionina | Met (M) | 4 | 1.7% |
| Prolina | Pro (P) | 17 | 7.4% |
| Serina | Ser (S) | 10 | 4.4% |
| Tirosina | Tyr (Y) | 6 | 2.6% |
| Triptófano | Trp (W) | 3 | 1.3% |
| Treonina | Thr (T) | 9 | 3.9% |
| Valina | Val (V) | 16 | 7.0% |
Arquitectura: GST_N_Tau (aa 1-85) → Linker (aa 86-95) → GST_C_Tau (aa 96-219) → His₆-tag C-term (aa 223-228).
Composición Atómica: C₁₁₆₂ H₁₇₇₂ N₂₉₂ O₃₃₀ S₇
Vida Media (estimada): 30 h (ret. mamíferos), >20 h (levadura), >10 h (E. coli).
Galería de Bioinformática Estructural y Evolutiva
Figuras metodológicas, evolutivas y análisis fisicoquímicos detallados del manuscrito DCQB. Clic en cualquier imagen para ver en pantalla completa.
Relaciones evolutivas y clasificación cládica de las isoformas GPX de Neltuma alba.
Árbol filogenético y agrupamiento evolutivo de la familia Glutatión S-Transferasa en plantas.
Panel estructural regenerado con GPX6 sin péptido de tránsito (noSP), conservando el núcleo plegado 78-238 y la Cys113 catalítica.
Análisis de Componentes Principales (PCA) del espacio conformacional tridimensional.
Visualización t-SNE para agrupación estructural no lineal y comparación con homólogos.
Proyección UMAP de las affinities conformacionales de GPX y GST en plantas.
Ruta bioinformática empleada
Secuencias FASTA de Neltuma alba desde NCBI. GPX4 (XP_028792674.1) y GST U17 (XP_028793106.1).
Cálculo de pI, índice de inestabilidad, índice alifático y GRAVY (229 aa).
Modelos PDB por homología evaluando múltiples plantillas; selección por mejor score pLDDT.
Análisis del sitio activo, estructura cuaternaria homodimérica y micro-entorno catalítico (Cys42 / Ser16).
Minería y curación de 719 estructuras homólogas de la base de datos PDB. Acoplamiento ligando-proteína (H₂,O₂, tBHP, CDNB, Quercetina, GSH) y proteína-proteína (TrxH).
Script Python 3 ad hoc para calcular la Distancia Euclidiana Mínima entre los átomos del ligando y el átomo catalítico (Ser16/Cp), corrigiendo la sobreestimación del método centroide. Clasificación rigurosa: contacto directo (≤ 5.0 Å), cavidad de sitio activo (≤ 8.0 Å) y distal (> 8.0 Å).
Para el público general: sin jerga técnica, con analogías cotidianas.
Infografía divulgativa
Esta infografía resume, en formato visual para todo público, cómo las proteínas GPX, GST y Tiorredoxina protegen las células del mezquite bajo condiciones de estrés extremo.
Clic para ampliar · Diseñada para cualquier lector.
🌵 ¿Sabías que…?
El mezquite tolera temperaturas de hasta 45 °C gracias a un sistema de protección celular que reduce el daño por estrés hídrico.
6 proteínas guardianas — GPX, GST y Tiorredoxina — forman su escudo molecular en equipo.
El glutatión (GSH) es un "extintor" que la célula recarga una y otra vez.
Ciudad Juárez, una de las ciudades más áridas de México, es el laboratorio natural de esta investigación.
Artículos divulgativos
Imagina que cada célula del mezquite tiene su propio equipo de bomberos molecular. Cuando el sol arrecia o el suelo se seca, dentro de las células se forman moléculas dañinas — pequeños incendios que destruyen proteínas y membranas. Ahí entran en acción GPX4 y GST U17: proteínas que usan el glutatión (una molécula "extintor") para apagar esos incendios. Una tercera proteína, la Tiorredoxina, actúa como el interruptor principal que enciende o apaga el sistema según las necesidades de la célula.
La GPX4 atrapa los peróxidos peligrosos y los convierte en agua inofensiva. La GST U17 actúa como taxi molecular, recoge compuestos tóxicos y los lleva a la vacuola para eliminarlos. Juntas, mantienen la célula viva bajo condiciones que matarían a la mayoría de los organismos.
Ciudad Juárez es una de las ciudades más áridas de México. Las plantas que nos rodean — el mezquite (Neltuma alba), el ocotillo, la gobernadora — han desarrollado millones de años de adaptaciones moleculares para sobrevivir. Entender cómo funcionan sus sistemas de protección podría ayudarnos a diseñar cultivos más resistentes a la sequía, algo crítico para el futuro de la agricultura en el norte de México y el mundo.
Material audiovisual producido para comunicar la investigación a distintas audiencias.
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Guías de laboratorio, manuales y protocolos de investigación agrupados por materia. Haz clic en cada categoría para explorar.
Estrategia de clonación y sobreexpresión heteróloga en sistemas procariotas (E. coli). Diseño de constructo, inducción con IPTG, lisis celular y verificación por SDS-PAGE.
Protocolo completo para cromatografía de afinidad por metal inmovilizado (IMAC). Flujo de trabajo optimizado para proteínas His-tag en condiciones nativas y desnaturalizantes.
Protocolo dinámico para cuantificación digital semi-cuantitativa con ImageJ/Fiji. Incluye mapa del proceso, pre-procesamiento de geles en escala de grises de 8 bits y análisis correcto de carriles.
Extracción y comparación de actividad enzimática en fuentes vegetales, animales y microbianas. Técnicas de homogenización, centrifugación diferencial y ensayos colorimétricos de actividad.
Determinación de actividad enzimática de LDH. Cinética Michaelis-Menten, cálculo de Km y Vmax en tejido muscular.
Métodos de cristalización para análisis por difracción de rayos X. Condiciones de buffer, precipitantes y técnicas de vapor difusivo (hanging drop / sitting drop).
Cálculo de parámetros cinéticos por el método gráfico y lineal de Lineweaver-Burk (doble recíproco). Incluye ecuaciones explicadas, glosario y fórmulas automatizadas para Microsoft Excel.
Efecto de la temperatura, pH, concentración de sustrato y concentración de enzima sobre la velocidad de reacción catalizada.
Determinación de parámetros cinéticos. Curvas de saturación por sustrato, linealización doble recíproca y análisis de mecanismos catalíticos.
Protocolos experimentales integrados: ensayos de actividad enzimática específica, inhibición y efectos de moduladores.
Ensayo ultravioleta continuo para determinación de la actividad de glucosa oxidasa/deshidrogenasa y sustratos metabólicos acoplados.
Aislamiento fraccionado, diálisis y caracterización cinética de fosfatasas o deshidrogenasas a partir de fuentes naturales.
Inmovilización de ureasa en esferas de alginato de calcio. Evaluación del rendimiento de encapsulación, estabilidad operativa y cinética comparativa.
Análisis de reacciones redox en vías metabólicas centrales. Determinación de potenciales de reducción y coenzimas implicadas (NADH/NADPH).
Integración de rutas metabólicas centrales. Análisis de flujos metabólicos y puntos de control enzimático en organismos modelo.
Determinación de parámetros cinéticos celulares. Curvas de crecimiento, tasa específica de crecimiento (μmax) y modelado matemático.
Seguimiento de la vía glucolítica y fermentación alcohólica. Cuantificación de intermediarios metabólicos y producción de etanol.
Determinación de la tasa fotosintética. Extracción y cuantificación de pigmentos cloroplásticos por espectrofotometría.
Método Folch para extracción de lípidos totales. Separación de clases lipídicas por cromatografía en capa fina (TLC) y cuantificación gravimétrica.
Análisis de moduladores sobre el flujo de la glucólisis y represión catabólica en levaduras. Controles, fundamentos del rojo de fenol a 570 nm y esquemas de regulación molecular.
Protocolo experimental de cultivo de algas filamentosas. Mediciones del espectro de absorción cloroplástica, diagramas lógicos de flujo y variables de control ambiental.
Identificación cualitativa y cuantitativa de carbohidratos, lípidos y proteínas en extractos naturales por reacciones coloreadas específicas.
Ensayos de deshidrogenasa succínica. Modulación por malonato (inhibición competitiva) y análisis espectrofotométrico acoplado a colorantes redox.
Estudio temporal de la producción de piruvato y etanol en suspensiones celulares. Cinética de consumo de sustrato bajo distintas presiones de oxígeno.
Estudio de la respiración celular y desacoplamiento de la fosforilación oxidativa. Ensayos con inhibidores de la cadena de transporte de electrones.
Programa académico oficial para la materia de Biomoléculas (CQB-0004-18). Competencias, temas y bibliografía.
Conceptos fundamentales de bioquímica, bioelementos, enlaces químicos e importancia biológica del agua y regulación de pH.
Clasificación de monosacáridos, disacáridos y polisacáridos. Estructuras cíclicas, enlaces glucosídicos y funciones biológicas.
Análisis de quiralidad, carbonos asimétricos, enantiómeros, diastereómeros, epímeros y la proyección de Fischer y Haworth.
Estructura general y clasificación de aminoácidos, propiedades anfóteras y niveles de organización estructural de proteínas.
Cuestionario y temario detallado de repaso enfocado en bioelementos, agua, amortiguadores y estructura de carbohidratos.
Cuestionario de preparación sobre estructura peptídica, proteínas globulares/fibrosas, enzimas y lípidos complejos.
Ejercicios de integración y repaso sobre nucleótidos, estructura de doble hélice de ADN, tipos de ARN y dogma central.
Esquema organizador e integración metodológica de los laboratorios de Microbiología I en torno a tres ejes fundamentales.
Técnicas de siembra por estriado, vertido y dilución en placa. Estrategias de aislamiento para la obtención de colonias puras.
Fundamento teórico detallado de las metodologías de aislamiento y purificación de cepas microbianas.
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Simulador cinético que ilustra las variaciones espectrofotométricas de absorbancia del dicromato a lo largo del tiempo.
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Problemas conceptuales y numéricos de instrumentación analítica, espectrometría y principios de separación cromatográfica.
Clave ilustrada para la identificación taxonómica de tortugas urbanas, su ecología y medidas de preservación (Biol. Carlos Montejo Dávila).
Manual completo de laboratorio de enzimología: extracción de enzimas, cinética enzimática, factores que afectan la actividad, inhibición y más.
Manual de prácticas del laboratorio de bioquímica metabólica: metabolismo de carbohidratos, lípidos, ciclo de Krebs, cadena respiratoria y más.
Manual oficial de prácticas de laboratorio: espectrofotometría UV-Vis, infrarroja, cromatografía de gases y líquidos (Dr. Díaz Sánchez et al.).
Guía de cumplimiento normativo para la clasificación, envasado, almacenamiento temporal y disposición final de Residuos Peligrosos Biológico-Infecciosos.
Resumen integral del trabajo de investigación: caracterización estructural, docking molecular y análisis cinético del sistema redox del glutatión. Presentación de examen semestral.
Calculadoras y protocolos interactivos del laboratorio — medios de cultivo, búferes, SDS-PAGE, purificación IMAC y ensayo GST.
Puedes localizarme a través de los canales institucionales de la UACJ.
Estudiante Doctoral · Profesor por Honorarios · DCQB · UACJ
Investigador en ciencias químico-biológicas con enfoque técnico y analítico. Mi trabajo combina bioinformática estructural, biología molecular y herramientas de inteligencia artificial para construir flujos de trabajo eficientes en la caracterización de proteínas. Actualmente desarrollo mi tesis doctoral sobre el sistema redox del glutatión en Neltuma alba bajo la dirección del Dr. Ángel Gabriel Díaz Sánchez y la Dra. Lilian González Segura. De manera paralela, me desempeño como profesor honorario en la UACJ, impartiendo Bioquímica Metabólica y automatizando los procesos de evaluación y retroalimentación de mis estudiantes. Me interesa la intersección entre la ciencia experimental y la automatización — desde scripts de validación de docking hasta aplicaciones web para la gestión académica.
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