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Martínez Rodríguez, Pedro

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Martínez Rodríguez, Pedro
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Universidad de Murcia. Departamento de Bioquímica y Biología MolecularA
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    Betalaínas con actividad frente a Alzheimer y cáncer : bioprospección, diversificación estructural y caracterización funcional
    (Universidad de Murcia, 2026-04-28) Martínez Rodríguez, Pedro; Gandía Herrero, Fernando; Guerrero Rubio, Alejandra; Sin departamento asociado; Escuela Internacional de Doctorado
    La presente Tesis Doctoral abordó de manera integral el estudio de las betalaínas, superando las limitaciones impuestas por el uso habitual de extractos complejos de fuentes convencionales como Beta vulgaris y Opuntia ficus-indica. La investigación exploró desde el origen y la presencia de pigmentos hasta ahora no considerados en la naturaleza hasta su potencial terapéutico en enfermedades de alto impacto como el Alzheimer y el cáncer. Así, la Tesis se estructuró en tres ejes principales: la bioprospección de betalaínas singulares, la modificación estructural del ácido betalámico para la obtención de nuevas familias de pigmentos a partir de sustratos no convencionales, y la caracterización funcional de la bioactividad de moléculas individuales tanto in vitro como in vivo utilizando el modelo animal Caenorhabditis elegans. La investigación comenzó expandiendo las fronteras conocidas de estos pigmentos, documentando por primera vez la amplia distribución (29 compuestos identificados) de betalaínas descarboxiladas, derivadas de la dopamina, en especies de la familia Amaranthaceae, especialmente en la quinoa (Chenopodium quinoa), consolidándolas como una familia de fitoquímicos relevante para la fisiología de estas plantas. Asimismo, se exploró la biosíntesis de betalaínas en el hongo "fósil viviente" Neolecta irregularis. Mediante la caracterización de su enzima 4,5-DOPA-extradiol-dioxigenasa (NiDODA), se demostró la capacidad formadora de betalaínas en este ascomiceto basal, expandiendo así la distribución filogenética de esta ruta biosintética fuera del reino vegetal. Por otro lado, se llevó a cabo la modificación química de la unidad estructural y funcional de las betalaínas: el ácido betalámico. En este ámbito, se describió la síntesis y caracterización de una nueva familia de betalaínas metiladas mediante la incorporación de un grupo metilo para formar el ácido 6-metil-betalámico. Además, se sintetizaron betalaínas hidroxiladas utilizando como molécula precursora la noradrenalina, resultando en pigmentos con mayor polaridad. Así, la investigación llevada a cabo representa el inicio de la era de la química del núcleo central de las betalaínas, abriendo una vía para el diseño de nuevos pigmentos bioactivos hechos a medida. Asimismo, se evaluó la actividad biológica de estos pigmentos utilizando el modelo animal Caenorhabditis elegans. Respecto a la enfermedad de Alzheimer, se demostró que las betalaínas poseen propiedades anti-amiloidogénicas; 22 moléculas redujeron la agregación del péptido amiloide in vitro, y los ensayos in vivo confirmaron una mejora significativa en el comportamiento quimiotáctico en estirpes de C. elegans que son modelo de Alzheimer, respaldada además por estudios de docking molecular. En cuanto a la actividad antitumoral, las betalaínas metiladas mostraron una potente capacidad para reducir la proliferación de células tumorales en C. elegans. Entre ellas, la prolina-6-metil-betaxantina destacó como el pigmento más efectivo, logrando reducir el tamaño tumoral en un 48,4 %. Como estrategia para trasladar estos hallazgos a una aplicación real, se desarrollaron liposomas cargados con betalaínas que garantizan su biodisponibilidad. Estos sistemas no solo preservaron las propiedades antioxidantes de los pigmentos, sino que liposomas cargados con betalaínas aumentaron la vida media de C. elegans hasta en un 21,8 %, demostrando ser un sistema eficaz de administración. En conjunto, esta Tesis posiciona a las betalaínas, tanto tradicionales como modificadas estructuralmente, como candidatas prometedoras para el desarrollo de nutracéuticos y agentes farmacológicos. Los resultados obtenidos proporcionan una base sólida que va desde la caracterización más básica hasta la evidencia preclínica, destacando el papel de las betalaínas como potenciales moléculas de interés en la lucha contra enfermedades neurodegenerativas y oncológicas.
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