DOCAGEM MOLECULAR DE ALCALOIDES IMIDAZÓLICOS DE Pilocarpus microphyllus PARA ESTUDOS CONTRA AS LEISHMANIOSES

ISBN 978-85-85905-23-1

Área

Bioquímica e Biotecnologia

Autores

Araujo, J.L. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO MARANHÃO - UFMA) ; Bastos, R.S. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO MARANHÃO - UFMA) ; Rocha, J.A. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO MARANHÃO - UFMA)

Resumo

As leishmanioses são parasitas de formas flageladas promastigotas e amastigotas que atuam infectando hospedeiros vertebrados. A UDP-glicose pirofosforilase (5nzg) do organismo leishmania major é composta por uridina e por dois grupos fosfatos em um grupo D-glicosil. O acoplamento foi realizado com seis ligantes, epiisopiloturina, epiisopilosina, isopilosina, macaubina, pilosina e a anfotericina B. A enzima 5nzg e os ligantes foram preparados para as simulações, onde o receptor foi considerado rígido e cada ligante foi considerado flexível. Em todas as acoplagens moleculares, tiveram interações hidrofóbicas no complexo. Observou que o ISOP se destaca com melhor afinidade de interação. A anfotericina B, anti-Leishmania, não demonstrou eficiência no combate a UDP-glicose pirofosforilase.

Palavras chaves

Anti-leishmania; docagem molecular; pilocarpus microphyllus

Introdução

As leishmanioses são infecções causadas por agentes etiológico do gênero Leishmania, são parasitas de formas flageladas promastigotas e emastigotas que atuam infectando hospedeiros vertebrados. (ROGERS et al., 2003). Existem dois tipos de leishmaniose, a visceral e leishmaniose cutânea. A leishmaniose visceral se apresenta como doença crônica e sistemática (MAURICIO et al., 2000). A leishmaniose cutânea se apresenta com pequenas lesões descamadas, que aumentam de tamanho, transformando-se em nódulos e consequentemente em ulceras, causada no velho mundo pelas espécies, L. major, L. tropica e L. aethiopica (REY, 2008). A UDP-glicose pirofosforilase do organismo leishmania major é composta por uridina e por dois grupos fosfatos em um grupo D-glicosil, é doador dos resíduos de glicose na formação enzimática do glicogênio pela ação glicogênio-sintetase, que promove a transferência de resíduos glicosil da UDP-glicose para uma extremidade não redutora da molécula ramificada do glicogênio (BASU et al., 1968). O estudo de química quântica computacional vem facilitando pesquisas com novas descobertas de drogas anti-Leishmania, utilizando métodos de planejamento racional, avaliação de sínteses e de fármacos através da determinação dos seus efeitos biológicos decorrentes de suas estruturas moleculares (MAFUD et al., 2016). A modelagem e dinâmica molecular, que simulam testes biológicos sem utilização de reagentes, facilitando em descobertas de novos modelos de drogas medicinais (EWING et al., 2001). Esta ancoragem molecular tem por objetivo localizar coordenadas de resíduos com altas taxas de potencial ativo para ligantes e sondas químicas, facilitando o processo prático no laboratório e evitando desperdício de reagentes (COLEMAN et al., 2013).

Material e métodos

A estrutura enzimática UDP-glicose pirofosforilase do organismo Leishmania major foi obtido do site Protein Data Bank (PDB) com o código 5nzg, onde o processo de acoplamento foi realizado com seis ligantes, as moléculas, epiisopiloturina (EPI), epiisopilosina (EPIIS), isopilosina (ISOP), macaubina (MAC), pilosina (PILO) e a anfotericina B, todas utilizando o pacote AutoDockTools-1.5.6 (SANNER, 1999). A enzima 5nzg e os ligantes foram preparados para as simulações, onde o receptor foi considerado rígido e cada ligante foi considerado flexível (GASTEIGER et al., 1980). As cargas parciais foram calculadas após a adição de todos os hidrogênios. Os átomos de hidrogênio não polares e ligantes foram subsequentemente fundidos. No grid, grid box foi adicionado uma caixa cúbica de 60x 60x 60x com um espaçamento de 0,35Å, nas coordenadas do aminoácidos LYS380 cadeia A, onde este resíduo possui grande afinidade de interação molecular. Os parâmetros de pesquisas de algoritmos genéticos foram submetidos a 100 execuções independentes de simulações de acoplamento e o número máximo de avaliações foram de 25.000.000 milhões, os demais parâmetros adotados foram padrões (RAMOS et al., 2012). As conformações acopladas resultantes foram agrupadas em famílias de acordo com o RMSD. Para uma análise mais detalhada, as coordenadas dos complexos selecionados foram escolhidas pelo critério de menor conformação de encaixe do cluster (grupo) com menor energia em combinação com uma inspeção visual.

Resultado e discussão

Resultados de acoplamento molecular dos alcalóides e da Anfotericina B com a enzima UDP-glicose pirofosforilase (5nzg) estão disponíveis na tabela 1. O docking entre a enzima e o EPI resultou numa energia de ligação -6,96 Kcal mol-1 e uma constante de inibição de 7,9 µM. O complexo formou ligações de hidrogênio com os aminoácidos ASN219, ASP221 e GLY84 (Fig. 1A). A acoplagem da enzima com o EPIIS mostrou boa afinidade molecular, com energia de ligação -7,38 Kcal mol-1 e uma constante de inibição de 3,92 µM. O complexo formou ligações de hidrogênio com os aminoácidos GLY220, GLN162, LYS95 e LEU81 (Fig. 1C). A Interação da enzima com o ISOP também mostrou uma boa afinidade molecular, com uma energia de ligação -7,5 Kcal mol-1 e sua constante de inibição 3,18 µM. O complexo formou pontes de hidrogênio com os aminoácidos ASP221, LYS95, GLN162 (Fig. 1E). A interação entre a enzima e a MAC demonstrou baixa afinidade molecular, comparada com as acoplagens anteriores, uma energia de ligação -5,67 Kcal mol-1 e uma constante de inibição de 70,39 µM. O complexo formou pontes de hidrogênio (Tab. 1). O acoplamento entre a enzima e o alcalóide PILO teve uma energia de ligação -6,88 Kcal mol-1 e uma constante de inibição de 9,07 µM. O complexo teve interação entre hidrogênios com três aminoácidos ASP221, GLN162 e GLY220 (Fig. 1I). Foi observado que todos os alcalóides acoplados que interagiram com a enzima tiveram interação hidrofóbica em seus sítios ativo (Tab. 1). O acoplamento dá Anfotericina B com a enzima, não mostrou afinidade de interação, pois sua energia de ligação foi de 38,71 Kcal mol-1 e não foi constatada nenhuma constante de inibição. O complexo formou pontes de hidrogênio nos aminoácidos GLN162 e LYS255 (Fig. 1K).

Fig. em 2D, mostram a formação de pontes de hidrogênio e as interações hidrofóbicas. Fig. em 3D, representam as interações dos ligantes com a enzima.

Conclusões

Em todas as acoplagens moleculares dos alcalóides, teve interações hidrofóbicas no complexo, onde o aminoácido ASP221 é frequente, ausente apenas na molécula EPIIS. Observou-se que o ISOP se destaca com melhor afinidade de interação molecular no combate a UDP-glicose pirofosforilase, com energia de ligação -7,5. A anfotericina B, famoso fármaco anti-Leishmania, não demonstrou eficiência no combate a UDP-glicose pirofosforilase, onde concluímos que o fármaco não atua em todas as enzimas do organismo Leishmania e nos mostra que os alcalóides tem ações anti-Leishmania por outras vias.

Agradecimentos

Ao Dr. Jefferson Almeida Rocha, pelo apoio e motivação, aos técnicos pela prontidão e auxilio quando necessário e ao grupo de pesquisa CIENATEC.

Referências

Basu S, Kaufman B, Roseman S, Enzymatic synthesis of ceramide-glucose and ceramide-lactose by glycosyltransferase from embryonic chicken brain. J Biol Chem. 1998;243(21):5802-4.
Coleman RG, Carchia M, T Sterling Irwin JJ, Shoichet BK. Pose Ligand e Amostragem orientacional em Acoplamento Molecular. Um. 2013; 8: 75992. Pmid: 24098414.
Ewing TJ, Makino S, Skillman AG, Kuntz ID DOCK 4.0: Estratégias de busca para o acoplamento molecular automatizado de bancos de dados de moléculas flexíveis. J Comput Aid Mol Des. 2001; 15: 411-421.
Gasteiger J, Marsili M. Equalização parcial iterativa de eletro-negatividade orbital do acesso rápido a cargas atômicas. Tetraedro. 1980; 36: 3219-3228.
Mafud AC, Ferreira LG, Y Mascarenhas, Andricopulo AD, Moraes J. Descoberta de novos agentes antishistomomal por abordagens de modelagem molecular. tendências Parasitol. 2016; 32:874-886. Pmid: 27593339 a_Quantitativa.pdf > Acesso em: 22 de Julho de 2018.
Mauricio IL, Stothard JR, Miles MA. the strange case of leishmania chagasi. Parasitol Today. 2000; 16(5):188-9.
Ramos RM, Pérez JM, Baptista LA, De Amorim HL. Interação das isoformas do tipo selvagem, G68R e L125M da arilamina-N-acetiltransferase de Mycobaerium tuberculosis com isoniazida: um estudo computacional sobre um novo possível mecanismo de resistência. J Mol Model. 2012; 18: 4013-4024. Pmid: 22460521.
Rey L. Parasitologia: parasitos e doenças parasitárias do homem nos trópicos ocidentais. 4ª Ed. Rio Janeiro: Guanabara Koogan; 2008.
Rogers, Kathleen A; TITUS, Richard G. Efeitos imunomoduladores dos lisados de glândulas salivares da mosca da areia de Maxadilan e Phlebotomus papatasi em respostas imunes em vitro humanas promárias. Parasite Immunology, v. 25, n. 3, p. 127-134, 2003.
Sanner MF. Python: uma linguagem de programação para integração e desenvolvimento de software. Modelo de Gráfico J Mol. 1999; 17: 57-61. Pmid: 10660911.