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

Abstract

Agradecimentos Aos meus pais Geraldo e Nadir pela educação, pelo amor, carinho, incentivo e conversas, até mesmo de âmbito científico; Ao meu irmão Gustavo pela amizade, pela confiança, por ser irmão; Ao Prof. Dr. Carlos A. Montanari, pela orientação, desafios, pelo apoio e também pela amizade. À sua esposa, Dr. Malu Montanari, pelo carinho, pelas conversas; Aos meus amigos e colegas do NEQUIMED, Igor Prokopczyk, Dr. Atilio Tomazini, e todos os demais, pelos momentos de descontração, de alegria. Ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico pela bolsa concedida durante os dois anos de Mestrado. Às demais agências de fomento pelo apoio financeiro concedido ao NEQUIMED e essencial na execução desse trabalho. 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 K i 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 h...