PLANEJAMENTO RACIONAL DE AGONISTAS NO RECEPTOR DE ADENOSINA TIPO 2 (A2AAR) BASEADO EM DOCKING MOLECULAR

ISBN 978-85-85905-19-4

Área

Química Tecnológica

Autores

Rodrigues dos Santos, C.B. (UNIFAP) ; Belém dos Santos, K.L. (UFPA) ; Viana Cruz, J. (UNIFAP) ; Campos Silva, R. (UFPA) ; Carvalho Lobato, C. (UFPA) ; da Silva Hage-melim, L.I. (UNIFAP) ; do Socorro Barros Brasil, D. (UFPA) ; Tomich de Paula da Silva, C.H. (USP)

Resumo

Esta pesquisa propõe a obtenção de compostos seletivos no receptor de adenosina tipo 2 (A2AR) com atividade anti-inflamatória por meio de Triagem virtual baseado em estrutura (Docking). O Docking foi realizado usando o programa GOLD 5.2.2 com parâmetros padrão, a fim de propor um modo de ligação dos compostos via triagem virtual para a ativação do receptor acoplado à proteína G (adenosina A2AR). A estrutura do receptor de adenosina A2AR humana foi obtida a partir de PDB (código PDB 3QAK, ver website http://www.pdb.org). Ao final da triagem virtual seguido por predição ADME/Tox resultou em um total de 8 compostos para atuar no receptor A2AR com potencial ação anti- inflamatória.

Palavras chaves

Planejamento racional; A2AAR; Docking molecular

Introdução

As doenças inflamatórias constituem um grupo complexo e heterogêneo de doenças, sendo causa importante de morbidade e mortalidade. A inflamação é um mecanismo homeostático complexo gerado para proteger a integridade do organismo contra agentes nocivos endógenos ou exógenos (MEDZHITOV, 2008). A adenosina é um nucleósido endógena ubíqua que regula uma série de processos fisiológicos. Estes efeitos são mediados pela interação de ligação com receptores de adenosina (ARs) que são membros do receptor acoplado a proteína G (GPCR), e eles são conhecidos para serem quatro subtipos distintos AR, que são denominados A1, A2A, A2B e A3. O acoplamento A1 e A3Rs ao Gi inibir a atividade adenilato ciclase, proibindo assim a produção de AMP cíclico. Por outro lado, o acoplamento A2A e A2BRs à Gs medeiam à estimulação da adenilato ciclase, promovendo a produção de AMP cíclico. Adenosina está envolvida no câncer e cardioproteção, e especificamente, uma grande quantidade de interesse tem-se centrado sobre o receptor A2A e o seu papel em ações protetoras e anti-inflamatórias (HAUSLER et al, 2012; DI VIRGILIO et al., 2005; HASKO; CRONSTEIN, 2004). O candidato a fármaco UK- 432097 foi desenvolvido por Pfizer para o tratamento de doença pulmonar obstrutiva crônica, mas infelizmente deu resultados insuficientes de eficácia na fase II de ensaios clínicos (atividade cancerígena) (MÜLLER; JACOBSON, 2011). O principal objetivo deste trabalho é a obtenção de compostos seletivos por meio de Triagem virtual baseado em estrutura (Docking) no receptor de adenosina tipo 2 (A2AR) com atividade anti-inflamatória.

Material e métodos

O docking molecular foi realizado usando o programa GOLD 5.2.2 com parâmetros padrão, a fim de propor um modo de ligação dos compostos via triagem virtual para a ativação do receptor acoplado à proteína G (adenosina A2AR). A estrutura do receptor de adenosina A2AR humana foi obtida a partir de PDB (código PDB 3QAK, ver website http://www.pdb.org). O tamanho da população foi de 100, a seleção-pressão foi de 1,1, o número de operações foi de 10.000, o número de “islands” foi 1, o tamanho do “niche” foi de 2, pesos operador para migrar foi de 0, mutação foi de 100, e “crossover” foi 100. As coordenadas selecionadas foram X= -5,99, Y = -10,02 e Z = 55,01 do “pocket” de interesse com base sobre nas interações dos aminoácidos, e de uma esfera de raio 10 Å foi definida. Dez soluções foram calculadas para cada composto e o GoldScore foi analisado. Além disso, o a função de “score” de energia foi utilizada para avaliar a energia livre de ligação das interações entre proteína e o ligante. A análise visual das poses também foi levada em conta para a seleção da melhor energia livre. A ligação agonista é um passo crítico na sinalização da cascata para esta família de proteínas de superfície celular. A fim de validar o método de docking molecular, os compostos com as informações cristalográficas foram submetidos ao desenvolvimento do docking até encontrar o dobramento via software pela semelhança à informação cristalográfica original do composto UK-432,097. Para a triagem virtual (TV) baseado em estrutura (docking) em bancos de dados ChemBrigde_DIVERSet, ChemBrigde_DIVERSet_Exp, Zinc_Drug, Zinc_Natural_Stock e Zinc_FDA_BindingD. Os compostos selecionados foram avaliadas (in silico) em relação a propriedades farmacocinéticas e toxicológicas (ADME/Tox).

Resultado e discussão

Os sítios de interações primárias são em torno do α-hélice entre os resíduos de aminoácidos de Cys74-Arg107, Glu228-Phe258 e Leu267-Asn280, bem como entre os resíduos Cys259-Pro266 do ciclo, em que o composto cristalográfico é dobrado em torno. A validação foi aceita por apresentar um pequeno desvio de RMSD igual a 0,6983Å, devido ao fato de que ambas as poses cristalográficas são possíveis e a pose encontrada não invalida a outra, ver Figura 1. De acordo com Cole et al. (2005), o modo de predição de ligação utilizando “docking”, afirmam que RSMD menor do que 2,0 Å sobre a pose cristalográfica do ligante é considerado bem-sucedida. Após a validação, foi feita a TV e em seguida a ADME/Tox, se obtendo 8 compostos, onde foram sobrepostos ao composto pivô (UK-432,097). Os ligantes selecionados apresentaram interações em torno da mesma α-hélice como no composto cristalográfico (UK-432,097). Eles também apresentaram sobreposição dos grupos farmacofóricos previstos, indicando que, de fato, estes grupos são importantes para a interação com o receptor A2AR. É importante salientar, que a torção dos compostos selecionados, após a triagem via ADME/TOX, analisados na predição do farmacóforo foi observada no encaixe, o que indica que é importante para a interação (Figura 1B). Portanto, ambos os grupos farmacóforo e angulação dos compostos serão preservados para o desenvolvimento de novos ativadores de A2AR.

A) Comparação entre o composto cristalográfico UK- 432,097 (amarelo) e melhor pose obtido pelo software Docking Gold (Verde) B) GOLD docking.

Conclusões

Com os resultados do docking molecular para os 8 compostos agonistas oriundos da triagem virtual baseado em estrutura, pode-se propor teoricamente que os compostos aqui selecionados serão capazes de ligar-se ao receptor do subtipo A2AR com grande afinidade de ligação podendo ser considerados novos ativadores do receptor. Além disso, esses compostos promissores podem ser também usados como protótipos para o planejamento racional de fármacos via novas triagens virtuais baseado em estrutura ou ligantes em diferentes bases de dados para a busca de novos agonistas com atividade anti-inflamatória.

Agradecimentos

Referências

COLE, J. C.; MURRAY, C. W.; NISSINK, J. W. M.; TAYLOR, R. D.; TAYLOR, R. Comparing Protein–Ligand Docking Programs Is Difficult. Proteins: Structure, Function, and Bioinformatics, v. 60, p. 325–332, 2005.
DI VIRGILIO, F. Purinergic mechanism in the immune system: A signal danger for dendritc cells. Purinergic Signalling, v. 1, p. 205 – 209, 2005.
HASKO, G.; CRONSTEIN, B. N. Adenosine: an endogenous regulator of innate immunity. Trends in Immunology, v. 25, p. 33 – 39, 2004.
HAUSLER, N. E.; DEVINE, S. M.; MCROBB, F. M.; WARFE L.; POUTON, C. W.; HAYNES, J. M.; BOTTLE, S. E.; WHITE, P. J.; SCAMMELLS, P. J. Synthesis and pharmacological evaluation of dual acting antioxidant A(2A) adenosine receptor agonists. Journal of Medicinal Chemistry, v.55, p. 3521-3534, 2012.
MEDZHITOV, R. Origin and physiological roles of inflammation. Nature, v. 454, p. 428 – 435, 2008.
MÜLLER, C. E.; JACOBSON, K. A. Recent developments in adenosine receptor ligands and their potential as novel drugs. Biochimica et Biophysica Acta, v. 1808, p. 1290−1308, 2011.