| Tesis Doctorales de la Universidad de Alcalá |
| UNIVERSAL AND CONSERVED PEPTIDE RELICS AND RECONSTRUCTED ANCESTRAL PROTEINS AS BIOMARKERS IN ASTROBIOLOGY | | Autor/a | Mustieles del Ser, Pedro Jorge | | Departamento | Automática | | Director/a | Parro García, Víctor | | Codirector/a | Ruano Gallego, David | | Fecha de defensa | 25-06-2026 | | Calificación | Sobresaliente cum laude | | Programa | Investigación espacial y astrobiología (RD 99/2011) | | Mención internacional | No | | Resumen | Los biomarcadores—moléculas que delatan la presencia de vida presente o pasada—son fundamentales en astrobiología para la búsqueda de vida en otros planetas. Este trabajo propone el uso de péptidos y proteínas ancestrales como biomarcadores, apoyándose en un principio de universalidad bioquímica según el cual estructuras altamente conservadas en la actualidad pudieron haber estado presentes en las primeras etapas evolutivas, desempeñando funciones esenciales para el desarrollo de la vida.
Los péptidos ancestrales—motivos cortos recurrentes en proteínas modernas como el Helix–hairpin–helix (HhH), el P-loop, el motivo Rossmann, el barril TIM, el β–hammerhead, el β–propeller o los motivos de unión a clústeres de Fe4S4—representan fósiles moleculares de la bioquímica primitiva. Su reducido tamaño, alto grado de conservación y relevancia funcional, los convierten en biomarcadores muy prometedores. De manera que, aprovechando su universalidad estructural, hemos desarrollamos anticuerpos dirigidos a sus características más conservadas en lugar de a secuencias específicas. Adicionalmente, para mejorar su reconocimiento inmunológico, dada su baja inmunogenicidad, hemos exploramos el uso de complejos organominerales como andamiajes con los que mejorar su detección. Estos minerales, estarían presentes también en muestras ambientales como las que podrían encontrarse en Marte: silicatos, olivino, serpentina o goethita. Este enfoque nos ha permitido ampliar la capacidad de detección de un mismo anticuerpo, destacando su potencial aplicación en el instrumento SOLID (Signs Of LIfe Detector) para exploración planetaria.
En paralelo, hemos abordado el uso de proteínas ancestrales como biomarcadores bajo un principio similar de universalidad. Mediante técnicas de Reconstrucción de Secuencias Ancestrales (ASR) y producción por “resurrección” (PR), obtuvimos dos proteínas altamente conservadas: la alanyl-tRNA sintetasa (AlaRS) y FtsZ homologa a la tubulina y esencial en la división celular. Estas proteínas pueden servir como biomarcadores para detectar restos de vida extinta o primitiva, como los que se hipotetiza que pudo haber en Marte, donde una hipotética evolución biológica pudo haberse detenido bajo condiciones ambientales adversas. En este contexto, su producción y posterior caracterización enzimática in vitro nos ha posibilitado cuantificar su moderada actividad funcional, apoyando su valor como futuros biomarcadores y validando el desarrollo de anticuerpos que las detecten. Todos estos avances nos han permitido incorporar nuevos anticuerpos en el microarray de anticuerpos LDChip, integrado en SOLID implementando su capacidad para reconocer rasgos bioquímicos ancestrales. Por último, hemos validado la robustez de estos biosensores, explorando el uso de nanobodies (anticuerpos más pequeños), bajo condiciones simuladas de ambientes espaciales, como radiación y desecación. En conjunto, este trabajo integra evolución molecular, bioquímica y astrobiología para establecer un marco inmunoquímico robusto y universal orientado a la detección de vida en contextos planetarios. |
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