Estudos espectroscópicos e computacional da interação de derivados 1,2-naftoquinonas com albumina plasmática.

ISBN 978-85-85905-19-4

Área

Química Orgânica

Autores

de Oliveira, C.H.C.S. (UFRRJ) ; Chaves, O.A. (UFRRJ) ; Ferreira, R.C. (UFRRJ) ; de Barros, L.S. (UFRRJ) ; Ferreira, S.B. (UFRJ) ; de Sant'anna, C.M.R. (UFRRJ) ; Ferreira, A.B.B. (UFRRJ) ; Cesarin-sobrinho, D. (UFRRJ) ; da Silva, F.A. (UFRRJ) ; Netto-ferreira, J.C. (UFRRJ)

Resumo

Estudos da interação entre derivados furânicos de 1,2-naftoquinonas (LF e LF4Cl) e Albumina Sérica Humana (ASH) foram realizados por técnicas espectroscópicas (fluorescência, dicroísmo circular) e método computacional (ancoramento molecular). Valores da constante de velocidade de supressão (kq) e constante de ligação (Ka), indicam associação LF:ASH e LF4Cl:ASH no estado fundamental e tal associação é forte, sendo que os resultados de dicroísmo circular demonstram que não há perturbação significativa na estrutura proteica. Parâmetros termodinâmicos (ΔG°<0, ΔH°<0 e ΔS°>0)indicam espontaneidade no processo de ligação, sugerindo interação hidrofóbica como a principal força de associação. Em contrapartida estudos por ancoramento molecular sugerem que também há presença de ligação de hidrogênio

Palavras chaves

Espectroscopia; 1,2-Naftoquinonas; Albumina Sérica Humana

Introdução

As albuminas séricas (ASs) encontram-se em grande abundância no plasma sanguíneo (aproximadamente 60% da proteína total) [Stan et al. 2009], e possui diversas funções fisiológicas, como sua capacidade de transporte, distribuição e metabolização de inúmeros ligantes endógenos e exógenos, como por exemplo, compostos bioativos, metabólitos, ácidos graxos, aminoácidos, hormônios, etc [Stan et al., 2009; Li et al., 2009 e Takehara et al., 2009]. A albumina sérica humana (ASH) é um polipeptídio simples e não-glicosilado [Li et al., 2009] com aproximadamente 67% de hélice-α [Stan et al., 2009]. A estrutura da ASH apresenta três domínios compostos de estrutura do tipo hélice-α (I, II e III) [Yue et al., 2008]. Análises cristalográficas da estrutura revelam que os sítios de ligação com os compostos bioativos estão localizados nos subdomínios IIA, uma grande cavidade hidrofóbica que possui um resíduo de triptofano [Li et al., 2009]. Naftoquinonas são uma importante classe de quinonas naturais ou sintéticas com uma grande diversidade de atividades farmacológicas [Ferreira et al., 2010]. Seu mecanismo de ação está relacionado à parte quinoidal da molécula, que atua como agente redutor responsável pelo transporte de elétrons. Neste trabalho, o efeito do substituinte na interação das 1,2-naftoquinonas 2-fenil-2,3-diidronafto[1,2-b]furano-4,5-diona e 2-(4-clorofenil)-2,3- diidronafto[1,2-b]furano-4,5-diona com albumina plasmática foi investigado através de técnicas espectroscópicas e computacional. Estas moléculas apresentaram promissoras atividades antifúngicas e anticânceres [Freire et al., 2010; e Ferreira et al., 2013].

Material e métodos

Materiais: LF e LF4Cl utilizadas neste estudo foram gentilmente cedido pelo Dr. Victor F. Ferreira e Dr. Sabrina Baptista Ferreira. Albumina de sérica humana (ASH) e saches de PBS , da Aldrich. Espectrofotômetro Jasco J-815 com sistema termostatizado Jasco PFD-425S15F (UV-visível, fluorescência e dicroísmo circular). Métodos: Foram obtidos de uma solução de 3 mL de ASH (10,0 μmol/L de concentração) em PBS (pH = 7,4) espectros de emissão para a intensidade de fluorescência inicial (F0) de ASH. Em seguida, foram realizadas adições de alíquotas sucessivas dos derivados de 1,2-naftoquinona substituídos (LF, LF4Cl e LF4Me) com uma concentração de aproximadamente 1,00 mmol/L. Condições: comprimento de onda de excitação (λexc = 280 nm); espectro de emissão de fluorescência (290 nm a 450 nm) e temperaturas: 305 K, 310 K e 315 K. Foram calculados através das equações de Stern-Volmer e Stern-Volmer modificada as constantes de associação. A partir destas constantes de associação foram obtidos os parâmetros termodinâmicos ΔG°, ΔH° e ΔS° através da equação de van't Hoff. [Lakowicz, 2006]. Para o dicroísmo circular (CD), analisa-se uma alíquota de 3 ml de uma solução de ASH 1,0 μmol/L em PBS (pH = 7,4). A essa solução foram adicionadas alíquotas de 12 μL, 24 μL, 48 μL e 96 μLde uma solução 1,00 mmol/L dos derivados de 1,2-naftoquinona (LF e LF4Cl). Para a modelagem, as estruturas LF e LF4Cl foram construídas e energia minimizada com o método semi-empírico PM6 [Stewart, 2007] disponível no programa Spartan'14 (Wavefunction, Inc.). O Docking foi realizado com o programa GOLD 5,2 (CCDC) [Jones et al. 1997] e foi estabelecido um raio de 10 Å do resíduo de Trp-214 na cavidade selecionada da albumina para o encaixe.

Resultado e discussão

Os valores de kq > 10 Lmol indicam que o mecanismo mais provável para o processo de supressão seja estático. Os elevados valores de Ka e Kb sugerem a formação de complexos relativamente estáveis. A leve curvatura ascendente observada nos gráficos de Stern-Volmer, sugerem a participação de um mecanismo baseado na esfera efetiva de supressão. Os valores de Ho<0 indicam que a interação apresenta caráter hidrofóbico, e os valores de So>0 sugerem uma participação favorável desse parâmetro no processo de interação. Os valores negativos para a energia livre de Gibbis indicam que em todos os casos estudados os processos de interação são espontâneos e a sua grandeza ( Go ~ -25kJmol-1) indicam que o processo é reversível. • Os valores obtidos nos estudos por espectroscopia de dicroísmo circular para a interação entre 1,2-naftoquinonas com ASH nas temperaturas de 305 K, 310 K e 315 K, mostraram que ocorreu uma diminuição da % de hélice- da estrutura secundária da proteína (ASH), como consequência apenas do aumento da concentração e independente da variação da temperatura. Os resultados de modelagem molecular, sugerem que a LF e LF4Cl interagem através de t-Stacking com resíduo de Trp-214 e via ligação de hidrogênio com resíduos de aminoácidos diferentes, como: Lys-198, Ser-201 e Arg-221.

a) LF e LF4Cl; b) Docking de LF em ASH; c) Supressão de fluorescência de ASH por LF; d) Dicroísmo circular (DC) de ASH.

Conclusões

Os resultados encontrados sugerem que a albumina sérica humana pode ser um bom carreador dos compostos analisados. Independentemente dos grupos substituintes e sua posição na estrutura dos derivados furânicos da 1,2-naftoquinona, os parâmetros estruturais e eletrônicos são todos favoráveis tanto do ponto de vista entrópico quanto entálpico.

Agradecimentos

UFRRJ, CAPES, CNPQ E FAPERJ.

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