Planejamento de inibidores baseado em fragmentos moleculares para a enzima gliceraldeído-3-fosfato desidrogenase de Trypanosoma cruzi

• Autor(a) principal: Sartori, Geraldo Rodrigues
• Data de Publicação: 2012
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
• Texto Completo: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/75/75133/tde-24072012-142746/
• topic: dinâmica molecular; fragment-based drug design; molecular dynamics simulation; planejamento baseado em fragmentos; TcGAPDH; TcGAPDH

A Doença de Chagas, endêmica na América Latina, é causada pelo parasito tripanossomatídeo Trypanosoma cruzi e atualmente já se espalha para o restante do mundo devido à migração humana. Os dois medicamentos disponíveis para o tratamento dessa doença, o Nifurtimox, (banido do Brasil), e o Benzonidazol, são eficazes somente na etapa aguda da doença e possuem efeitos colaterais severos. Recentemente, três novas substâncias para o tratamento chegaram à fase clínica de testes contra essa doença, mas ainda é necessária a pesquisa de novas moléculas contra esse parasito. A enzima Gliceraldeído-3-fosfato Desidrogenase (GAPDH) foi selecionada como alvo para busca de moléculas potencialmente tripanossomicidas. De forma a inibir essa enzima, a busca de moléculas baseou-se na abordagem de fragmentos moleculares para encontrar substâncias com elevada eficiência de ligante. A partir de um banco de dados comercial de 500 mil moléculas, filtros moleculares de solubilidade e da Regra dos Três foram aplicados para montar uma biblioteca focalizada de moléculas. Essa biblioteca foi submetida a estudos integrados baseados na estrutura do alvo macromolecular (docagem) e do substrato da enzima (similaridade química e eletrostática) e a inspeção visual dos fragmentos bem classificados em ambas técnicas foi realizada de modo a selecionar cinco compostos de classes químicas diversas. Essas substâncias foram submetidas a ensaios enzimáticos in vitro por meio de espectroscopia de fluorescência, sendo encontrado então um fragmento com Ki de (425 ± 53) μM e eficiência de ligante de 0,33, valor bastante promissor para abordagem baseada em fragmentos moleculares. Estudos de simulação por Dinâmica Molecular (MD) foram feitos para as cinco moléculas adquiridas, com energia de interação ligante-enzima calculada usando o método MM-GB/SA. A classificação das moléculas por essa energia foi idêntica à obtida experimentalmente. Além disso, a MD possibilitou a predição de modo de interação dos fragmentos no sítio ativo da TcGAPDH e a identificação de uma nova cavidade passível de modulação de sua atividade. Uma segunda série de fragmentos foi selecionada baseada no fragmento ativo de modo a construir uma relação estrutura-atividade (SAR) teórica por MD. A SAR sugere que a presença de um átomo nitrogênio capaz de doar ligações de hidrogênio é importante para a interação, com o resíduo de aminoácido Asp210. Este resíduo de aminoácido desponta como um possível ponto de seletividade para a enzima humana, que possui uma leucina nessa posição. Além disso, a posição na substituição do anel central também está diretamente relacionada à interação da molécula com a enzima, com uma substituição 2,3 em um anel de cinco membros a mais favorável. Este trabalho identificou pela primeira vez um fragmento molecular com alta eficiência de ligante para a enzima TcGAPDH, com o auxílio do uso conjunto de técnicas baseadas na estrutura do ligante e do alvo, para seleção de moléculas, e espectroscopia de fluorescência para identificação de atividade inibitória frente à enzima. Método de simulação por MD conseguiu reproduzir os resultados experimentais e prover informações teóricas de SAR para o composto ativo.