Realizado em Maceió/AL, de 28 a 30 de Agosto de 2013.
ISBN: 978-85-85905-04-0
TÍTULO: Estudo comparativo do modo de ligação no Sitio Aniônico Periférico de complexos da enzima Acetilcolinesterase
AUTORES: da Silva, J.A. (UFAL-UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS) ; Balliano, T.L. (UFAL-UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS)
RESUMO: A enzima Acetilcolinesterase (AChE) é uma enzima serina hidrolase muito eficiente,
que é encontrada na junção sináptica dos neurônios no sistema nervosos central e
periférico. Sua função é a hidrólise do neurotransmissor acetilcolina (ACh),
gerando como produtos acetato e colina. Esta enzima está diretamente relacionada a
o tratamento da doença de Alzheimer (AD), pois a queda da taxa do neurotransmissor
ACh é uma das principais características nas pessoas afetadas pelo AD. Por isso,
os fármacos existentes para o tratamento do AD baseiam se no principio de inibição
da AChE, como uma forma de restaurar os níveis de ACh e deste modo tem se
verificado modestas melhoras nos pacientes da AD. Este trabalho estuda novos
inibidores voltados para o sítio aniônico periférico (PAS).
PALAVRAS CHAVES: Acetilcolinesterase; Cristalografia; Sítio Aniônico Periférico
INTRODUÇÃO: A dinâmica da enzima AChE inclui uma rápida movimentação do substrato ACh em
direção ao fundo do gorge de 20 Å, onde se encontra a tríade catalítica, e a
catálise gera produtos que podem ser expedidas por aberturas chamadas back doors
(Jacques-Philippe Colletier. et al). Enquanto o gorge possui uma apresenta
predominante de resíduos aromáticos (Xu, Y. et al), que podem selecionar ou
rejeitar muitas moléculas que poderiam ser usadas como inibidores competitivos
junto a tríade catalítica; O PAS compostos pelos resíduos Tyr70, Asp72, Tyr121,
Trp279 e Tyr334 (G. Johnson e S.W. Moore), está ligado ao chamado Ω-loop Cys69-
Cys96 (Jianxin Shi. et al) , que com sua movimentação controla a abertura e
fechamento dos back doors e da região dentro do gorge chamado bottle neck, e
conseqüentemente afeta a atividade catalítica da enzima. Deste modo o
desenvolvimento de moléculas que possam se ligar ao PAS pode ser uma importante
estratégia de inibição da AChE. Sendo assim a análise das características
estruturais de complexos de ligantes com o PAS pode ser uma importante fonte de
informação para fazer a correlação entre o modo de ligação no PAS, relativo às
próprias características das cadeias laterais presentes e os efeitos sobre a
estrutura da enzima, onde se faz necessário um softwear de visualização como o
Pymol e uma programa de predição de ancoramento molecular como o AUTODOCK, para
enfim obter valiosas informações estruturais para avaliar o potencial de
moléculas com estrutura análoga ao neurotransmissor GABA direcionado a atuar
especificamente no sítio do PAS.
MATERIAL E MÉTODOS: O programa AUTODOCK4.2 é uma ferramenta importante no campo na modelagem
molecular (Morris, G. M., et al) , que pode simular as interações de um ligante
em uma proteína e deste modo prever conformações de menor energia e tem sido
muito usado para se obter informações que possam orientar na sugestão de
compostos que possam atuar como inibidores frente a uma enzima. Já o programa
Pymol foi usado para a análise de dados de estruturas como ferramenta para
visualização do ancoramento relativo de um ligante na enzima AChE na região do
PAS, para estruturas obtidas no PDB. As estruturas usadas foram: 1ODC (Edwin H.
Rydberg et al), AChE torpedo californica em complexo com n-quinolina-4-il-n'-
(1,2,3,4-tetrahidroacridina-9-il)octano-1,8diamina. 1UT6 (Rydberg, E.H. et al),
AChE em complexo com N-9-(1',2',3',4'-tetrahidroacridinil)-1,8- diaminooctano.
1F8U, AChE em complexo com Fasciculin-II. 1DX6 (Greenblatt, H.M. et al), AChE
complexado com (-)-galantamina e tetraetileno glicol. 1EVE (Kryger, G. et al),
AChE complexada com Aricept: 1-benzil-4-[(5,6-dimetoxi-1-indanon-2-
il)metil]piperidina.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: As estruturas analisadas [1ODC (A, fig 1), ligante (a, fig 1);1F8U (B, fig
1);1DX6 (C, fig 1), ligantes (c2, fig 1) e (c1, fig 1); 1EVE (D, fig 2),
ligante (d, fig 2)],vemos que algumas interagem no PAS e no CAS; no caso do
peptídeo a inibição se dar por bloqueio estrutural da gorge e outras vezes a
inibição se ocorre por certas características estruturais do ligante, como a
presença de resíduos aromáticos para estabilizar sua entrada pelo canal do gorge
onde pode permanecer ligados ao manter diversas interações com as cadeias
laterais próximas.
O 3-propil-5-triclorometil-4,5-dihidro-isaxol-5-ol, (fig 2, F), E= -6.89
kcal/mol. A porção hidrofóbica está voltada para um resíduo aromático, Phe338. O
oxigênio no anel central faz uma ligação de hidrogênio com o Arg296 (2,1 Å); a
região com átomos de cloro não está sendo aproveitada para ligações favoráveis,
mas está em contato com o resíduo hidrofóbico Trp286. O 3-cilcopropil-5-
triclorometil-4,5-dihidro-isaxol-5-ol, (F, fig 2), E= -6.81 kcal/mol está
posicionado na região do PAS, sua porção mais hidrofóbica voltada para o Trp286,
enquanto que a hidroxila do anel esta em ligação de hidrogênio com o Arg296 (2,2
Å). A porção da molécula com átomos de cloro está em contato com um resíduo
apolar, Phe338. No geral o ancoramento desta molécula é bastante desfavorável. O
5-alail-3-penil-4,5-dihidro-pirazol-1-ácido amido carboxílico; composto com
metanoE= -7.49 kcal/mol, fazendo duas ligações de hidrogênio entre os
hidrogênios ligados ao hidrogênio do átomo de nitrogênio do composto, e átomos
de oxigênio para com Ser293 (2,1 Å) e Gly342 (2,1 Å), tendo sua porção de anel
aromático estabilizado em uma região hidrofóbica com os Phe338 e Phe297, a outra
extremidade tem pouco aproveito com os resíduos adjacentes.
Figura 1:
Complexos das estruturas e respectivos ligantes na
região do PAS.
Figura 2
Complexos das estruturas e respectivos ligantes na
região do PAS.
CONCLUSÕES: Ao comparar ligantes de estrutura análoga ao GABA, vemos que a extensão da
molécula é um fator importante para que possa ser estabilizada por iterações
hidrofóbica, e ligações de hidrogênio; Já as estruturas com 3 átomos de cloro na
extremidade não encontra condições favoráveis de estabilização nos resíduos
adjacentes estando em proximidade de resíduos aromáticos; e uma vez que o núcleo
cíclico tendem a estar em sobreposição em função da existência de ligação de
hidrogênio de átomos da parte cíclica da molécula; estas informações são valiosas
para propor modificações das mesmas.
AGRADECIMENTOS: UFAL PIBIC FAPEAL CNPq
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Backdoor opening mechanism in acetylcholinesterase based on X-ray crystallography and molecular dynamics simulations Jacques-Philippe Colletier, Yechun Xu, P. Therese Lang, Hualiang Jiang, Israel Silman, Joel L. Sussman, and Martin Weik, PROTEIN SCIENCE 2011 VOL 20:1114—1118