Análise comparativa das Ecto-NTPDase 1 de Homo sapiens e Schistosoma mansoni por meio de modelagem tridimensional, dinâmica molecular e docking receptor-ligante

• Ano de defesa: 2015
• Autor(a) principal: Nunes, Vinicius Schmitz Pereira
• Orientador(a): Goliatt, Priscila Vanessa Zabala Capriles
• Banca de defesa: Caffarena, Ernesto Raúl , Dardenne, Laurent Emmanuel , Pinto, Priscila de Faria , Santos, Helio Ferreira dos , Fonseca, Leonardo Goliatt da
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Juiz de Fora
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-graduação em Modelagem Computacional
• Departamento: ICE – Instituto de Ciências Exatas
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Schistosoma mansoni; Esquistossomose; Ecto-NTPDases; SmATPDase1; CD39; Modelagem Comparativa; Dinâmica Molecular; Docking receptor-ligante; Schistosomiasis; Comparative Modeling; Molecular Dynamics; Ligand-receptor Docking
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA
• Link de acesso: https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/1139

A Esquistossomose é uma doença negligenciada causada por parasitas do gênero Schistosoma. Segundo a Oganização Mundial da Saúde, mais de 200 milhões de pessoas no mundo estão infectadas, sendo de 4 a 6 milhões de pessoas somente no Brasil. A principal forma de tratamento da doença é o uso do medicamento praziquantel, porém, há relatos na literatura de resistência do parasita ao medicamento. Tal situação levantou a necessidade pela busca de novos alvos moleculares e novos medicamentos para o tratamento da doença. Um grupo de proteínas apresentadas como potenciais alvos moleculares de esquistomicidas é o das NTPDases. Estas enzimas hidrolisam nucleotídeos di e trifosfatados (e.g. ADP e ATP) em presença de cátions bivalentes, e estão descritas em diferentes organismos. No parasita Schistosoma mansoni foi descrita uma isoforma de NTPDase ancorada na membrana plasmática das células do tegumento do verme adulto e conhecida como SmATPDase1 ou Sm1. Segundo a literatura, esta isoforma é a segunda proteína mais expressa no tegumento dos vermes adultos. Devido à localização e a importância dos nucleotídeos di e trifosfatos na ativação hemostática e de células do sistema imunológico, foi sugerido que a Sm1 estaria envolvida na regulação das concentrações de nucleotídeos em torno do parasita, o que contribuiria com sua evasão. Baseado nos pressupostos acima, tem sido proposto o uso da Sm1 como possível alvo molecular de novos esquistomicidas. Nos mamíferos foram descritas oito isoformas de NTPDases. A isoforma 1 de humanos (HsNTPDase1), mais conhecida como CD39, está presente nas células do endotélio dos vasos sanguíneos, sendo responsável pela regulação das concentrações extracelulares de ATP e ADP. No presente trabalho, apresentamos os modelos 3D da Sm1 e CD39, construídos por meio da técnica de modelagem por homologia. Devido a semelhança da estrutura 3D de ambos os modelos, foi necessário realizar uma análise estrutural comparativa entre as duas enzimas, por meio de simulações de dinâmica molecular e estudos de docking receptor-ligante. Predição de cavidades foram feitas no modelo da Sm1 a fim de detectar cavidades diferentes do sítio-ativo que pudessem ser usadas em estudos de docking. Dessa etapa resultou a seleção de duas cavidades, o sítio-ativo e um sítio alternativo. Em seguida foram realizadas simulações de dinâmica molecular envolvendo os modelos da Sm1 e CD39, e os moldes PDB3ZX3 e PDB3CJA. Para cada modelo foram feitas duas simulações, uma com a presença do ANP (análogo do ATP) no sítio-ativo e uma na ausência do ANP. Em todas as quatro simulações os modelos estão acoplados a uma membrana do tipo POPC, e o tempo de simulação foi de 32ns. Para os moldes o tempo de simulação foi 40ns. As simulações mostraram que a região do sítio alternativo apresentou, no modelo da Sm1 sem o ligante, mudanças na conformação que não foram observadas na Sm1 com ligante e nas duas simulações envolvendo o modelo da CD39. Isso sugere que o ligante contribui na estabilização da estrutura da Sm1 e CD39. Também foram feitas análises de drogabilidade e de agrupamento das conformações geradas ao longo das simulações envolvendo os modelos. Para as análises de agrupamento foi proposto o uso da metodologia GLCM, juntamente com o algoritmo K-means. Essas análises tinham como objetivo selecionar conformações das trajetórias que pudessem ser usadas nos estudos de docking. Para os estudos de docking foram analisadas a afinidade de três ligantes (ANP, ARL67153 e praziquantel) no sítio ativo e no sítio alternativo, de ambas as enzimas. Para o sítio ativo, os melhores resultados foram obtidos com os ligantes ANP e ARL67153, em todas as simulações. Foi observado que o ARL67153 apresentou resultados similares com os do ANP. No sítio alternativo os melhores resultados foram obtidos com as conformações da simulação da Sm1 sem o ANP no sítio ativo, sendo que na CD39 nenhum dos ligantes foram atracados dentro do sítio. Com relação ao praziquantel, os melhores resultados foram observados no sítio ativo da Sm1 e CD39. É possível concluir que o sítio alternativo da Sm1 é uma região que pode ser usada para o atracamento de possíveis inibidores dessa enzima.