Caracterização da interação entre a antraquinona presente na Aloe vera, barbaloína e a proteína SN1, presente no vírus da Dengue tipo-I

ISBN 978-85-85905-21-7

Área

Iniciação Científica

Autores

Bezerra, L.L. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DO CEARA) ; Marinho, M.M. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ) ; Marinho, E.S. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DO CEARA)

Resumo

A dengue é uma doença que afeta cerca de 100 países, onde é gasto 12 milhões por ano para o tratamento e o controle do mosquito. Esse vírus pertence a família Flaviviridae e ao gênero Flavivírus, que apresenta um total de quatro sorotipos (1-4). A barbaloína é um fitoconstituinte encontrada na Aloe vera, com atividade anti-inflamatória, anticancerígena, antiviral. O presente estudo foi realizado utilizando a estratégia de docking molecular entre a proteína NS1 do vírus da dengue DENV-1e a molécula da barbaloína, obtendo dez torções atrativas, onde a conformação mais estável foi a torção que apresentou a menor distância entre o ligante/receptor (1,197Â), identificando o resíduo ASN 641, como receptor, caracterizando uma forte interação, sendo indicativo do potencial farmacológico.

Palavras chaves

ALOE VERA; DOCKING; DENV-1

Introdução

A dengue é uma doença de caráter global, onde é gasto cerca de 12 bilhões por ano para o tratamento e o controle do mosquito que transmite esse vírus. Essa doença ocorre com maior frequência em períodos quentes e de alta umidade, devido a esse ambiente ajudar na proliferação do mosquito. Esse vírus faz parte da família Flaviviridae e ao gênero Flavivírus, onde apresenta quatro séries de sorotipo (DENV-1, DENV-2, DENV-3 e DENV-4) e pode ocorrer a coexistência de vários sorotipos em uma mesma região. As principais formas clínicas da dengue são a dengue clássica (DC), dengue com complicações (DCC), febre hemorrágica da dengue (FHD) e a mais grave de todas, que é a síndrome do choque da dengue (SCD), logo um indivíduo pode adquirir a dengue até quatro vezes ao longo de sua vida (SILLVA, 2011). Conhecidas como babosa, as plantas do gênero Aloe pertencem à família Xanthorrhoeaceae, e popularmente são usadas em função de suas propriedades cicatrizante, bactericida, antifúngica, laxante, hidratante e anti-inflamatória (Fenner et al., 2006). A barbaloína é antraquinona considerada como sendo o fitoconstituinte secundário mais específico em espécies de aloe, amplamente distribuído em todo o mundo (PATEL, 2012).Barbaloína possui uma variedade de atividades farmacológicas, como um forte efeito inibitório sobre a liberação de histamina, anti-inflamatório, catártico, antimicrobiano, anticancerígeno, atividade antioxidante e alternativa para aplicações farmacêuticas ou cosméticas (PATEL, 2012). Além dessa atividade farmacológica, a barbaloína mostrou atividade antiviral e pode ser usado como candidato potencial para uma alternativa para aplicações antimicrobianas, farmacêuticas ou cosméticas (ALVES, 2004). Neste estudo, o objetivo foi realizar estudo de acoplamento molecular por simulação computacional, docking molecular, entre a NS1 do vírus da Dengue sorotipo-I com o barbaloína, visando identificar e caracterizar a possível uma possível interação (ligante-receptor).

Material e métodos

Neste trabalho, foi utilizado um software de acesso gratuito baseado no sistema operacional do Microsoft Windows®. A primeira etapa, foi a obtenção da estrutura e de suas propriedades da proteína do vírus da dengue (para o DENV-1 e seu código de acesso no PDB é o 4OIG), a partir do repositório Protein Data Bank (ROSE et al, 2016). A segunda etapa, foi a obtenção da estrutura e das propriedades da molécula do Barbaloína (cujo código de acesso é 12305761), através do repositório Pubchem (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pccompound). A preparação da proteína para o docking molecular foi realizada pelo software UCSF Chimera® (PETTERSEN et al, 2004), licença Freeware, em que foram retirados os resíduos (H2O e SO4) que poderiam influenciar no resultado satisfatório do acoplamento, em seguida, a estrutura foi salva no formato Mol2. Após a preparação do ligante e da proteína do DENV-4, o docking molecular foi realizado por meio do software UCSF Chimera®, utilizando o ligante flexível e a proteína rígida, sendo este salvo em formato PDBQT, o qual nos permite visualizar as torções atrativas, distância da ligação entre a proteína e o ligante e quais os átomos estavam envolvidos na interação.

Resultado e discussão

Métodos de docking molecular têm como principal objetivo prever o modo de ligação e a afinidade de pequenas moléculas dentro do sítio ativo de um receptor de interesse. Quando aplicado a uma grande biblioteca de compostos (virtual screening), o método deve ser capaz de distinguir entre moléculas que provavelmente não se ligariam ao receptor e classificar os compostos com maior afinidade (SILVA, 2015). A proteína NS1 do vírus da dengue é uma glicoproteína conservada, onde é associada a membrana e secretada com funções de replicação e evasão imunológica. Essa proteína segregada é uma lipoproteína hexamérica que possui a forma de um barril, podendo ou não se ligar a membrana plasmática das células. Para a realização do docking, foi utilizado essa glicoproteína não estrutural (Figura 1A), através do repositório Protein Data Bank, onde ela está registrada no PDB com o código 4OIG , obtida por difração de raio-X (resolução:2,69 Å, R-Value Free:0,268 e R-Value Work:0,220) (EDELING, DIAMOND, FREMONT,2014).O Barbaloína é o principal constituinte medicinal do aloe vera, que tem atividade anti-inflamatória (ZHAO, 1998). Na figura 1(B) podemos visualizar a estrutura molecular do Barbaloína (10S)-1,8-dihydroxy-3-(hydroxymethyl)-10-[(2S,3R,4R,5S,6R)-3,4,5-trihydroxy-6-(hydroxymethyl)oxan-2-yl]-10H-anthracen-9-one) que possuir fórmula molecular C21H22O9 e massa molecular no valor de 418,398 g/mol. Com a realização do docking molecular entre a proteína-alvo e o ligante Barbaloína, tivemos a obtenção de dez torções atrativas e foi demonstrado na forma de tabela (FIGURA 2(A)).Com a realização do docking molecular, foi feita análise das interações entre a proteína-alvo e o ligante, onde tivemos dez torções atrativas e a torção #1.6 apresentou a menor distância de ligação no valor de 1,197Â (Figura 2(B)), envolvendo o átomo de Hidrogênio (H22) do ligante mais próximo do aminoácido ASN 641.E H, tivemos a função de score no valor de -6,4 e para os valores de desvio médio quadrático da raiz RMSD (Root Mean Square Desviation): RMSD l.b 38,979 e RMSD u.b 42,438. Na figura 2(B), temos a melhor interação dentre todas as outras com a proteína NS1 ligado ao Barbaloína, onde essa orientação é a conformação mais estável e favorável, onde observamos a formação da ligação com a proteína-alvo, indicando o seu potencial.

(A) Estrutura da proteína NS1 do vírus da dengue (4OIG); (B) Estrutura química do Barbaloína.


(A) Torções atrativas do docking da proteína NS1 com o Barbaloína; (B) Docking molecular da proteína NS1 do vírus da dengue tipo-1 com o Barbaloína

Conclusões

A química computacional tem oferecido diversos benefícios para a sociedade, onde seus recursos computacionais conseguem reduzir de forma significativa os gastos laboratoriais utilizados para sintetizar e produzir várias substâncias. Com a realização do docking molecular entre a proteína NS1 do vírus da dengue com o Barbaloína, foi obtido dez torções atrativas para o ligante, onde a conformação mais estável foi a torção que apresentou a menor distância entre o ligante/receptor (1,197Â) , identificando o resíduo ASN 641, como receptor ,caracterizando uma interação , sendo esta, um forte indicativo do potencial farmacológico.

Agradecimentos

A Universidade Estadual do Ceará (UECE), em especial a Pró-Reitoria de Pós-Graduação e Pesquisa (Propgpq), que deram total apoio a realização deste trabalho. A Coordena

Referências

ALVES, D.S; PÉREZ-Fons L; ESTEPA, A; MICOL, V.; Membrane-related effects underlying the biological activity of the anthraquinones emodin and barbaloína. Biochem Pharmacol. 2004;68:549–561.
BARROS, M.C.E.S; NAGATA, T; RIBEIRO, B.M.; Expressão de proteínas do vírus da Dengue em células de inseto utilizando o sistema baculovírus de expressão. Disstertação apresentada para obtenção do título de mestre na Universidade de Brasília.
EDELING, M. A., DIAMOND, M. S., & FREMONT, D. H. (2014). Structural basis of Flavivirus NS1 assembly and antibody recognition. Proceedings of the National Academy of Sciences, 111(11), 4285-4290.
FENNER, R., BETTI, A. H., MENTZ, L. A., & RATES, S. M. K. (2006). Plantas utilizadas na medicina popular brasileira com potencial atividade antifúngica. Revista brasileira de ciências farmacêuticas. Vol. 42, n. 3,(Jul./set. 2006), p. 369-394.
PATEL, D.K; PATEL, K; TAHILYANI, V; Barbaloína: A concise report of its pharmacological and analytical aspects. Asian Pacific Journal of Tropical Biomedicine. 2012 Oct; 2(10): 835-838.
PEIXOTO, R.F.; Análise dos sorotipos de vírus dengue no estado da paraíba, no período de 2012-2015. Trabalho de conclusão de curso-TCC (Graduação)-UFPB/CB.
PETTERSEN, E. F., GODDARD, T. D., HUANG, C. C., COUCH, G. S., GREENBLATT, D. M., MENG, E. C., & FERRIN, T. E. (2004). UCSF Chimera—a visualization system for exploratory research and analysis. Journal of computational chemistry, 25(13), 1605-1612
PROTEIN DATA BANK. Download da estrutura em format pdb da proteína DENV-1. Disponível em: https://www.rcsb.org/pdb/explore/explore.do?structureId=4oig.
ROSE P. W, PRLIĆ A., ALTUNKAYA A CHUNXIAO B., BRADLEY A. R.,The RCSB protein data bank: integrative view of protein, gene and 3D structural information. Nucleic acids research, p. gkw1000, 2016
SILLVA, F.G; SILVA, S.J.S; ROCCO, I.M; SILVEIRA, V.R; SUZUKI, A; KATZ, G; BISORDI, I.; Avaliação dos kits comerciais para detecção dos antígenos NS1 dengue – São Paulo. Bepa 2011,8(91):14-26.
SILVA, J; LIMA, A.R.; BEZERRA, L.L.; MARINHO, M.M.; MARINHO, E.S. In silico study of the interaction properties between bixinoid ligands (bixin and norbixin) and dengue virus (E) protein (DENV4).
SOUZA. R.L; CASTRO, I.P.M.; TRINDADE, E.J; MEDEIROS, W.R. Aplicação da técnica de ancoragem molecular na otimização do fármaco hipoglicemiante metformina, 2005.
ZHAO, H.C; FENG, R.Q; DENG, X.G; JIN, L.P; Estudo do sistema Eu (III) -barbaloína-CTAB por fluorescência e determinação de barbaloína. Analyt Lett. 1998; 31 : 819-828.