Thesis:

Diseño y síntesis de péptidos inhibidores de acetilcolinesterasa para el control del parásito Caligus rogercresseyi

La industria de la salmonicultura en Chile enfrenta serios desafíos debido a la infestación por el ectoparásito Caligus rogercresseyi, que causa importantes pérdidas económicas. Los tratamientos actuales, en su mayoría basados en compuestos organofosforados que inhiben la enzima acetilcolinesterasa (AChE), se ven afectados por la resistencia creciente del parásito, lo que obliga a utilizar dosis mayores de estos fármacos y aumenta tanto los costos como los riesgos ambientales. En este contexto, la búsqueda de nuevas alternativas terapéuticas se enfoca en el desarrollo de péptidos bioactivos por su bajo riesgo de generar resistencia y su reducido impacto ambiental, teniendo en consideración el mucus de peces como una matriz prometedora para la búsqueda, debido a su función como primera barrera de defensa. La presente investigación se centró en la identificación y evaluación de péptidos, con el objetivo de encontrar posibles inhibidores de la AChE, un objetivo terapéutico clave debido a su rol en la transmisión del impulso nervioso en los parásitos. Mediante un enfoque de modelado in silico y ensayos in vitro, se utilizó un modelo QSAR (relación cuantitativa estructura-actividad) para predecir la actividad inhibidora de AChE de 959 péptidos derivados del mucus de Salmo salar. De estos, 21 péptidos fueron seleccionados por su potencial inhibidor. Estos péptidos fueron sintetizados y probados en ensayos antiparasitarios, demostrando que cuatro de ellos inducían una mortalidad del 100% en C. rogercresseyi a una concentración de 100 μM, con tasas de hemólisis en células de salmón inferiores al 5% y una sobrevivencia mayor al 80% en línea celular RTgill . El análisis de las propiedades de inhibición de la AChE mostró que los péptidos AS4528, AS4531 y AS4532 inhibieron la enzima, sin embargo el péptido AS4532 fue quien presentó mayor actividad. Además un análisis de docking molecular sugirió que el péptido AS4532 formó interacciones más fuertes con los residuos clave del sitio activo de AChE, lo que resalta su potencial como inhibidor selectivo. Por otro lado, se logró potenciar la actividad, al sintetizar un péptido modificado AS5372, obtenido a partir de AS4532, quien mostró una mejora significativa en la inhibición de AChE, con una menor citotoxicidad en células de RTgill que el péptido original, lo que sugiere que puede ser un buen candidato para estudios futuros. No obstante, es necesario realizar más investigaciones sobre la seguridad y biodisponibilidad de estos péptidos en peces, para evaluar su viabilidad como tratamiento terapéutico. En resumen, los péptidos derivados del mucus de Salmo salar presentan un gran potencial como inhibidores selectivos de AChE, abriendo nuevas posibilidades para el tratamiento de la caligidosis. En este contexto, el uso de QSAR como herramienta permite predecir la afinidad de estos péptidos, lo que facilita su evaluación y optimización, acelerando el desarrollo de compuestos terapéuticos eficaces.

The salmon farming industry in Chile faces significant challenges due to infestations by the ectoparasite Caligus rogercresseyi, which causes substantial economic losses. Current treatments, mostly based on organophosphates that inhibit the enzyme acetylcholinesterase (AChE), are hindered by the parasite's growing resistance. This necessitates the use of higher drug doses, increasing both costs and environmental risks. In this context, the search for new therapeutic alternatives focuses on the development of bioactive peptides due to their low risk of resistance and reduced environmental impact, with fish mucus being considered a promising matrix for their discovery, given its role as the first line of defense. This research focused on the identification and evaluation of peptides to identify potential AChE inhibitors; a key therapeutic target due to its role in nerve impulse transmission in parasites. Using an in silico modeling approach and in vitro assays, a QSAR model (quantitative structure-activity relationship) was employed to predict the AChE inhibitory activity of 959 peptides derived from the mucus of Salmo salar. Of these, 21 peptides were selected for their inhibitory potential. These peptides were synthesized and tested in antiparasitic assays, demonstrating that four of them induced 100% mortality in C. rogercresseyi at a concentration of 100 μM, with hemolysis rates in salmon cells below 5% and a survival rate greater than 80% in RTgill cell lines. The analysis of AChE inhibitory properties revealed that peptides AS4528, AS4531, and AS4532 inhibited the enzyme, with AS4532 showing the highest activity. Additionally, molecular docking analysis suggested that peptide AS4532 formed stronger interactions with the key residues of AChE's active site, highlighting its potential as a selective inhibitor. Furthermore, activity was enhanced by synthesizing a modified peptide, AS5372, derived from AS4532, which demonstrated a significant improvement in AChE inhibition and lower cytotoxicity in RTgill cells compared to the original peptide. This suggests that AS5372 could be a promising candidate for future studies. However, further research on the safety and bioavailability of these peptides in fish is required to assess their viability as a therapeutic treatment. In summary, peptides derived from the mucus of Salmo salar show great potential as selective AChE inhibitors, opening new possibilities for treating caligidosis and offering a more sustainable and less resistance-prone alternative for the salmon farming industry.