Aspectos termodinâmicos da interação entre fosfolipases A2 de venenos ofídicos e inibidores: estudo por calorimetria de titulação isotérmica - Dreyer, Thiago Revers [UNESP] (2017)
Envenenamento por serpentes é um importante problema de saúde pública em vários países tropicais e subtropicais, pois além da mortalidade, pode resultar em sequelas permanentes como consequência de danos locais, representando assim um grande desafio à terapia utilizando antivenenos. As proteínas fosfolipases A2 (PLA2s) e fosfolipases A2 homólogas de venenos têm um papel fundamental na complexa patogênese da necrose do músculo esquelético e seus mecanismos de ação são apenas parcialmente entendidos. Por isso, a busca por inibidores e da completa descrição do mecanismo de ação das PLA2s e PLA2s homólogas representam assuntos amplamente abordados no campo acadêmico-científico. Para o melhor entendimento desses mecanismos e a busca por novas moléculas inibidoras, o entendimento dos processos de reconhecimento molecular de pequenos ligantes e macromoléculas biológicas é fundamental e requer a completa caracterização da energética de ligação desses agentes e da correlação entre os dados termodinâmicos e cinéticos com as estruturas moleculares envolvidas na ligação. Para tanto, a calorimetria de titulação isotérmica (ITC) é a metodologia mais utilizada com este fim. Nesse trabalho, nossos objetivos foram: i) determinar os parâmetros termodinâmicos de moléculas candidatas a inibidores da atividade miotóxica de PLA2s homólogas: bothropstoxina-I (BthTX-I) e moojenitoxina I (MjTX-I) e II (MjTX-II), purificadas do veneno de serpentes do gênero Bothrops e (ii) caracterizar a interação entre as componentes ácida (CA) e básica (CB) da crotoxina, obtida do veneno da serpente Crotallus durissus terrificus. As serpentes dos gêneros Bothrops e Crotalus são as principais responsáveis por acidentes ofídicos na América Latina e estas proteínas apresentam alta proporção do volume nestes venenos. Foi verificado por ITC que o ácido chicórico, composto vegetal atualmente extraído de várias plantas, que bloqueou a atividade miotóxica in vitro, se liga ao dímero de BthTX-I na proporção estequiométrica de 1:1 com média afinidade de ligação ( = 8.47±1.26 μM). Foi verificado ainda que o processo de ligação é entálpica e entropicamente favoráveis ( 3,97±0,14 kcal/mol, 2,83 kcal/mol). Entretanto para apresentar energia livre semelhante à já apresentadas para outros inibidores virais ainda seria necessário diminuir a energia de ligação na ordem de -10 kcal/mol. Em relação às interações dos íons Zn2+ com a BthTX-I, a titulação se apresentou predominantemente exotérmica e a isoterma de ligação foi melhor ajustada considerando-se 3 eventos de ligação (F-test, p<0.05), sendo que os íons Zn2+ tem baixa afinidade pela proteína ( = 83,3±25,4, 62,1±25,1 e 300,0±104,3 μM). Em função da baixa afinidade, o íon não se apresenta como um bom inibidor, mas tem sua importância na explicação dos mecanismos estruturais da BthTX-I. A suramina, quando titulada à MjTX-I e MjTX-II, apresentou afinidade de ligação moderada-alta ( =0,56±0,23 e 0,6±0,1 μM, respectivamente) e complexos termogramas, em ambos casos, com grandes variações entálpicas, com processos endo e exotérmico ocorrendo durante a titulação. Em ambos os casos foi sugerido que esse comportamento demonstra processos de oligomerização com formação de dímeros e tetrâmeros, nos casos da MjTX-I e MjTX-II respectivamente. Nos experimentos calorimétricos realizados com os componentes da crotoxina, CA e CB, foi sugerido pelo termograma e isotermas obtidos que a CA é capaz de dissociar o tetrâmero formado por CB para formar a crotoxina. Ambos os eventos apresentaram afinidades de dissociação do tetrâmero e complexação da CA/CB da ordem de submicrmolar enquanto o primeiro evento é entropicamente guiado enquanto o segundo é entalpicamente guiado.