O uso da técnica HCA para validação de modelo farmacoforico aplicado na triagem virtual: um estudo sobre a galantamina.

ISBN 978-85-85905-23-1

Área

Iniciação Científica

Autores

Barros Silva, L. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAPÁ (UNIFAP)) ; Figueiredo Batista Ferreira, E. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAPÁ (UNIFAP)) ; Henrique Tomich de Paula da Silva, C. (UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO (USP)) ; dos Santos Borges, R. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ (UFPA)) ; Breno Rodrigues dos Santos, C. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAPÁ (UNIFAP))

Resumo

A doença de Alzheimer (DA) é uma afecção neurodegenerativa, progressiva e irreversível que acarreta vários distúrbios cognitivos. Para este trabalho utilizou-se de técnicas da química medicinal, modelagem molecular e quimiometria a fim de selecionar compostos inibidores da enzima acetilcolinesterase. O objetivo é validar o modelo farmacofórico através da técnica de agrupamento hierárquico (HCA), seguido de triagem virtual baseada em farmacóforo.

Palavras chaves

Doença de Alzheimer; Farmacóforo; HCA

Introdução

A doença de Alzheimer (DA) é, em geral, a forma mais frequente de demência, constituindo doença neurodegenerativa, progressiva, irreversível, e heterogênea em seus aspectos etiológicos e clínicos, apresentando como principais achados neuropatológicos a perda neuronal e a degeneração sináptica, com acúmulo e deposição no córtex cerebral de dois tipos de lesões principais: placas senis (B-amilóide) e emaranhadas neurofibrilares (proteína tau) (MACHADO, 2011). De acordo com os dados fornecidos pelo Relatório de 2017 da Associação Internacional de Alzheimer (ADI), estima-se haver cerca de 46,8 milhões de pessoas com demência no mundo. A Organização Mundial da Saúde (OMS) prevê que até 2050 o número de casos aumente em até 500% em toda América Latina.Atualmente alguns dos principais fármacos eficazes em diminuir os sintomas desta patologia são: galantamina (Reminyl®), rivastigmina(Exelon®), memantina (Namenda®) edonepezil (Aricept®). Contudo, alguns destes medicamentos possuem efeitos colaterais que levam os pacientes a descontinuarem o tratamento. Neste trabalho, o objetivo é validar o modelo farmacofórico através da técnica de agrupamento hierárquico (HCA), seguido de triagem virtual baseada em farmacóforo.

Material e métodos

A construção do modelo farmacofórico foi realizado através do werbservidor PharmaGist (http://bioinfo3d.cs.tau.ac.il/pharma/) usando 16 estruturas a partir da literatura derivados da Galantamina (GAL) sintetizados por Atanasova et al. (2015), sendo que a GAL (template - pivô) foi retirada do Protein Data Bank (PDB) devido apresentar pose bioativa no sitio da Acetilcolinesterase (hAChE) Humana em Complexo com (-) – galantamina, disponível sob o código 4EY6. O modelo farmacofórico com maior score foi selecionado e validado via análise HCA usando os descritores farmacofóricos moleculares obtidos pelo Pharmagist através do método incremental no programa Pirouette 3.11 (Infometrix, Bothell, WA, EUA), usando as estruturas mais ativas (5,62 nM a 94,1 nM) e menos ativas (99,1 nM a 306 nM) em função do IC50(nM). Posteriormente, o modelo farmacofórico validado foi submetido à triagem virtual no servidor ZINCPharmer (http://zincpharmer.csb.pitt.edu/) e “refinado” com o Discovery Studio 4.023 usando as mesmas coordenadas espaciais (x, y, z e R), seguido por predições farmacocinéticas e toxicológicas (ADME/Tox) pelos programas QikProp e DEREK NEXUS, respectivamente.

Resultado e discussão

A técnica HCA possibilitou confirmar as duas categorias baseado no valor de pIC50=- logIC50, sendo a variável dependente (pIC50) e independente os descritores farmacofóricos moleculares (Átomos, características 2D, características Espaciais 3D, aromático, hidrofóbico, doador e aceitador) mostrado no dendograma de similaridade estrutural, ver Figura 1. O modelo farmacofórico validado apresentou score=35,178 e o mais eficaz obteve três características (1 aromático, 2 hidrofóbicos e 2 doadores de ligação de hidrogênio), presente no sítio ativo da enzima com sete resíduos de aminoácidos HIS447, TYR387, GLY122, SER203, GLY111, TYR124 e GLU202 que são cruciais para atividade biológica, ver Figura 1. Com a técnica da triagem virtual foram selecionadas 200 estruturas, seguido por predições ADME/Tox e inspeção visual, resultando 25 inibidores da acetilcolinesterase (ver Figura 2), pois possuem bons resultados farmacocinéticos e toxicológicos. O perfil farmacocinético dos compostos foi avaliado pelo parâmetro #Star com uma pontuação geral de aceitação de farmacocinética para o parâmetro de semelhança de fármaco, que indica descritores de propriedade fora do intervalo de valores optimizados para 95% dos fármacos (MALOLO, 2015).

a) Hipótese farmacofórica alinhada com as estruturas selecionadas. (b) Hipótese e análise farmacofórica do sítio ativo.


Estruturas promissoras selecionadas a partir da triagem virtual baseado em farmacóforo.

Conclusões

O HCA foi adequado para este propósito, visto que é possível visualizar a disposição das moléculas em relação às suas semelhanças estruturais e, assim, gerar modelos farmacofóricos que sejam mais eficientes na busca de fármacos com atividade biológica para a terapêutica da doença. As estruturas selecionadas necessitam serem testadas in vitro ou in vivo, afim de confirmar a atividade inibitória para a hAChE, bem como as predições in silico.

Agradecimentos

Ao CNPq através da bolsa concedida PIBITI, à Universidade Federal do Amapá (UNIFAP) Ao Laboratório de Modelagem e Química Computacional (LMQC).

Referências

Accelrys Discovery Studio 4.0, T.C., San Diego, CA 92121 USA.
Atanasova, M; Galantamine derivatives with indole moiety: Docking, design, synthesis and acetylcholinesterase inhibitory activity. Bioorganic & Medicinal Chemistry 23 (2015) 5382–5389
FERREIRA, M. M. C. Quimiometria – conceitos, métodos e aplicações. Campinas: Unicamp, 2015. 493 p.
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SCHRÖDINGER.QikProp: Rapid ADME predictions of drug candidates. Versão 3.4.New York, 2011.
Smith, M. A. C.; Doença de Alzheimer. Revista Brasileira de Psiquiatria, 1999, 21, SII 3.