Descoberta de inibidores e estudos estruturais da enzima málica de "Trypanosoma cruzi"

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Ranzani, Américo Tavares, 1988-
Data de Publicação: 2017
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Texto Completo: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1634909
Resumo: Orientador: Artur Torres Cordeiro
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spelling Descoberta de inibidores e estudos estruturais da enzima málica de "Trypanosoma cruzi"Discovery of inhibitors and structural studies of the malic enzyme from "Trypanosoma cruzi"Cinetica de enzimasTrypanosoma cruziDoença de ChagasCristalografia de proteínasEnsaios de triagem em larga escalaEnzyme kineticsTrypanosoma cruziProtein crystallographyHigh-throughput screening assaysChagas' diseaseOrientador: Artur Torres CordeiroTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de BiologiaResumo: A tripanossomíase americana, ou Doença de Chagas, é uma enfermidade associada à infecção pelo protozoário Trypanosoma cruzi. Esta doença possui tratamento com medicamentos tóxicos e com baixa eficácia contra a fase crônica da doença. A pesquisa de novos alvos metabólicos pode levar ao desenvolvimento de novos fármacos mais seguros e eficazes. A enzima málica (ME) é considerada um alvo molecular promissor pela sua capacidade de produção de NADPH, agente redutor utilizado em diferentes vias biossintéticas e na neutralização de espécies reativas de oxigênio oriundas do próprio metabolismo do parasita, ou desencadeadas pelo sistema imune de seu hospedeiro mamífero. Duas isoformas da enzima são encontradas em T. cruzi, uma mitocondrial (TcMEm) e outra citosólica (TcMEc). Nesta tese são apresentados os primeiros inibidores caracterizados para estas enzimas, identificados por uma triagem automatizada em larga escala (HTS) de uma biblioteca de aproximadamente 30 mil compostos contra ambas isoformas. Foi determinado o IC50 de 262 moléculas bioativas contra as duas TcMEs, além das 3 isoformas humanas, sendo os compostos agrupados em 6 diferentes classes químicas. Os inibidores mais potentes pertencem a um grupo nomeado ATR3, formado por 218 aril sulfonamidas que agem, na sua maioria, especificamente contra a TcMEc. Além disto, compostos selecionados foram testados contra cultura de células do parasita, tanto na forma epimastigota, quanto na forma amastigota. Estes testes revelaram inibidores seletivos de cada isoforma com atividade tripanocida, inclusive contra a forma intracelular do parasita no hospedeiro mamífero. Por fim, nesta tese também é apresentada a determinação das primeiras estruturas cristalográficas de ambas TcMEs, indicando diferenças estruturais com as homólogas humanas. Além disto, foram obtidos complexos da TcMEc com 6 diferentes ATR3, revelando o sítio de inibição na interface de dimerização da enzima. Assim, os resultados de HTS demonstram que as TcMEs são proteínas que podem ter suas atividades moduladas por pequenas moléculas hidrofóbicas, requisito fundamental para um alvo terapêutico. Além disto, os compostos podem ser utilizados em estudos posteriores como sondas químicas para validação das enzimas como alvo terapêutico. As estruturas cristalográficas, por sua vez, são importantes ferramentas que podem ser utilizadas para o planejamento racional de novos inibidores ou análogosAbstract: American trypanosomiasis, or Chagas Disease, is caused by the protozoan Trypanosoma cruzi. The treatment is based on drugs that present serious side effects and are inefficient against the chronic phase of the disease. The research in new metabolic targets may lead to the development of safer and more efficient drugs. Malic enzyme (ME) is considered a promising target due to its ability to produce NADPH, reducing agent that participates in a number of biosynthetic pathways and in detoxication of reactive oxygen species produced from endogenous metabolic reactions or from exogenous immune insults generated by mammalian host cells. T. cruzi expresses two isoforms of the enzyme, one mitochondrial (TcMEm) and other cytosolic (TcMEc). In this thesis, the first characterized inhibitors for these enzymes are reported, identified by a biochemical high-throughput screening (HTS) assay against a library of 30 thousand compounds. IC50 values of 262 molecules were determined for both TcMEs as well as for three human ME isoforms, with the inhibitors clustered into six groups according to their chemical similarity. The most potent hits belonged to group ATR3, comprised of 218 aryl-sulfonamides that specifically target TcMEc. Moreover, several selected inhibitors of both TcMEs showed trypanocidal effect against the replicative forms of T. cruzi. Also, in this work the first crystallographic structures of both TcMEs are shown, revealing different features from the human homologues. In addition, the complex of TcMEc with 6 different ATR3 molecules were determined, unravelling the inhibition site at the dimer interface. In conclusion, the HTS results demonstrate that TcMEs are druggable, being modulated by small hydrophobic molecules, which is an essential requirement for a drug target. Moreover, the identified compounds can be used as chemical probes in the validation of the enzymes. The enzyme structures are important tools which may be employed to design new inhibitors or analoguesDoutoradoFármacos, Medicamentos e Insumos para SaúdeDoutor em CiênciasFAPESP2012/23682-7 , 2015/03336-5[s.n.]Cordeiro, Artur Torres, 1976-Silber, Ariel MarianoDias, Marcio Vinicius BertacineOliveira, Juliana Ferreira deMuniz, João Renato CarvalhoUniversidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Instituto de BiologiaPrograma de Pós-Graduação em Biociências e Tecnologia de Produtos BioativosUNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASRanzani, Américo Tavares, 1988-20172017-08-25T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdf1 recurso online ( p.) : il., digital, arquivo PDF.https://hdl.handle.net/20.500.12733/1634909RANZANI, Américo Tavares. Descoberta de inibidores e estudos estruturais da enzima málica de "Trypanosoma cruzi". 2017. 1 recurso online ( p.) Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1634909. 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