Estudo in silico de potenciais compostos antitumorais derivados da barbatusina

ISBN 978-85-85905-23-1

Área

Produtos Naturais

Autores

Lima, V.L.F. (UFC) ; Ferreira, E.B. (UFC-IFCE) ; Guedes, R. (IMED-ULISBOA) ; Moreira, R. (IMED-ULISBOA) ; Silva, M.G.V. (UFC)

Resumo

Ensaios in silico vem sido utilizados para a descoberta de novos fármacos, gerando alternativas para identificar e selecionar novos candidatos a fármacos. No presente estudo, apresenta-se o potencial drug like da barbatusina, diterpeno isolado de Plectranthus barbatus e de dois derivados: 3β-hydroxi-3-desoxibarbatusina e ciclobutatusina que apresentam atividade antitumoral comprovada. Empregou-se neste estudo, os pacotes computacionais Marvin 5.2.1_1, Mol Inspiration, VCCLab e MOE para a obtenção das propriedades ADME e GOLD 5.1.0 para o docking. As atividades farmacocinéticas obtidas comprovaram que os diterpenos estudados apresentaram boas características de candidatos a fármaco, porém o potencial antitumoral foi modesto, não compatível com a atividade registrada para estes compostos.

Palavras chaves

barbatusina; in silico; Plectranthus barbatus

Introdução

O gênero Plectranthus é fonte de diterpenos, inclusive alguns com propriedades biológicas comprovadas (MARQUES et al, 2006). A Química Medicinal tem evoluído rapidamente nos últimos tempos, obtendo ótimos avanços tecnológicos na descoberta e desenvolvimento de novos fármacos, e graças a esses avanços, os modelos tradicionais de desenvolvimento de fármacos baseados principalmente em química e biologia básica, estão sendo progressivamente substituídos pela integração de especialidades que atuam em caráter multidisciplinar (MODA, 2007). A necessidade de novas substâncias terapêuticas mais eficazes, tem levado a indústria farmacêutica e pesquisadores a intensificarem esses estudos para a descoberta de novos fármacos (BARREIRO, 2009). Estudos anteriores demonstraram propriedade gastroprotetora de vários diterpenos isolados de Plectranthus barbatus (RODRIGUES et al, 2010, GASPAR-MARQUES et al, 2006), entre os quais a barbatusina se destacou reduzindo lesões gástricas quando administrados por via oral em ratos, nas doses de 5 e 10mg/kg em 32 e 76%, respectivamente. N-acetilcisteína (150 mg/kg) utilizado como controle positivo no mesmo ensaio causou 85% de supressão de lesão (RODRIGUES et al, 2010), validando desta forma o uso popular desta planta, no combate às doenças relacionadas ao aparelho digestivo. Lima (2013) relatou a atividade antitumoral promissora que barbatusina e 3β-hydroxi-3-desoxibarbatusina apresentaram, com valores de IC50 de 7,46 µg/mL e 12,58 µg/mL respectivamente, frente a linhagem de células HCT-116 (carcinoma de colon humano), comprovando o potencial farmacológico destes compostos. No presente estudo, apresenta-se o estudo in silico da barbatusina e de dois derivados: 3β-hydroxi-3-desoxibarbatusina e ciclobutatusina como candidatos a agentes antitumorais.

Material e métodos

Obtenção das estruturas 3D: Foram obtidas usando o pacote Marvin 5.2.1_1 (MARVIN, 2015), minimizadas energeticamente usando um campo de força MMFF94x e exportada em formato mol2 e pdb. Geração in silico dos descritores moleculares: O potencial da barbatusina e derivados foi analisado com aplicação da Regra dos cinco de Lipinski (Lipinski, 2004), através do emprego dos programas computacionais Molinspiration (www.molinspiration.com) e MOE versão 2014, determinando-se valores de vários descritores como a tensão em área de superfície polar (TPSA), peso molecular, Log P (partição de uma substância entre as fases aquosa e orgânica no sistema água/octanol), número de grupos aceptores e doadores de ligação de hidrogênio (nON e nOHNH, respectivamente) e solubilidade. A solubilidade (log S) foi calculada pelo emprego do programa Virtual Computational Chemistry Laboratory (www.vcclab.org) e MOE (MOE, 2014). Preparação de proteínas: As estruturas cristalográficas foram obtidas a partir do Protein Data Bank RCSB, e moléculas de água e outras moléculas coordenadas foram removidas. Os resíduos e os ligantes foram protonados com MOE. Docking: A triagem virtual baseada no docking molecular foi realizada com o software GOLD 5.1.0 (COLE et al., 2005). Para a avaliação do potencial antitumoral da barbatusina e seus derivados empregando-se três estruturas cristalográficas de proteínas: 3GEQ, 4PYP e 4C1M (códigos PDB), selecionando-se os resíduos de aminoácidos Glu339 e Met341 para 3GEQ, Asn34 para 4PYP e Glu91 para 4C1M. As melhores conformações foram sujeitas à inspeção visual com MOE.

Resultado e discussão

Os descritores log P, log S, TPSA, o número de doadores de ligação de hidrogênio, de receptores de ligação de hidrogênio, pKa, energia, violações da regra de Lipinski (tabela 1) foram utilizados na avaliação da barbatusina, ciclobutatusina e 3β-hydroxi-3-desoxibarbatusina (fig 1). Os resultados foram obtidos de diferentes softwares e comparados entre si. Na análise dos resultados observou-se que todos os softwares apresentaram Log P menor que 5. Normalmente, as drogas que interagem com enzimas no interior do corpo humano possuem valores de Log P na faixa de 2 e 5 (TAMBUNAN, 2011), de modo que barbatusina e a 3β-Hydroxi-3-desoxibarbatusina apresentaram resultados mais próximos ao valor ideal. Barbatusina e da 3β-Hydroxi-3-desoxibarbatusina apresentaram TPSA abaixo de 140, o que promove uma boa permeabilidade celular. Os três diterpenos estudados não apresentaram violações às regras de Lipinski (Regra dos cinco) e exibiram valores de solubilidade aquosa dentro da faixa de -1 a -5, que é ideal para que se tenha a polaridade e hidrofobicidade adequada para a passagem aceitável através das membranas biológicas (JORGENSEN et al., 2002). As moléculas estudadas apresentaram pKa altos, indicando que estas não se ionizarão nos meios biológicos, podendo limitar a absorção e por consequência, a ação terapêutica (SOUZA, 2007). Os valores de docking (score e SLP) estão apresentados na tabela 2. Os resultados de escores obtidos foram menores que 70, que não é considerado um valor significativo para este tipo de estudo.

Representação estrutural da barbatusina (1) isolada de Plectranthus barbatus e seus derivados ciclobutatusina (2) e 3β-hydroxi-3-desoxibarbatusina (3)


Tabelas de descritores moleculares de ensaios in silico (1) e escores obtidos nos estudos de docking pelo software GOLD (2) da barbatusina e derivados

Conclusões

Para as atividades farmacocinéticas, a barbatusina e seus derivados apresentaram propriedades drug like adequadas, com todos os descritores moleculares de acordo com a regra de Lipinski. A dockagem molecular realizada apresentou resultados modestos não compatíveis com a atividade antitumoral registrada para estes compostos. Outros resíduos de aminoácidos e outros alvos macromoleculares poderão ser testados, em busca de resultados que corroborem com os ensaios in vitro realizados para as moléculas estudadas.

Agradecimentos

Os autores agradecem a UFC, CAPES e CNPQ.

Referências

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