Aplicação de ferramentas de quimioinformática na comparação da estrutura tridimensional da dihidrofolato redutase expressa em diferentes organismos

• Ano de defesa: 2024
• Autor(a) principal: Vinha, Thabata Corazza Navarro
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Chemoinformatics; Dihidrofolato redutase; Dihydrofolate reductase; Drug design; Planejamento de fármacos; Quimioinformática
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/9/9143/tde-04042024-094511/

A quimioinformática, definida como o emprego de técnicas informáticas na solução de problemas da química, evolui em conjunto com o desenvolvimento de ferramentas computacionais e é de grande relevância para o planejamento racional de fármacos ao otimizar etapas do desenvolvimento de novas moléculas e economizar recursos e tempo. Dentre as técnicas disponíveis destacam-se o planejamento de fármacos baseado na estrutura e no ligante, que quando combinadas auxiliam na identificação e otimização de moléculas ativas frente a alvos farmacológicos. A Dihidrofolato Redutase (DHFR) é uma importante enzima da via dos folatos que catalisa a redução do dihidrofolato em tetrahidrofolato, utilizando NADPH como cofator, reação essencial para a replicação celular, visto que este ciclo resulta na síntese de precursores das bases nitrogenadas que compõem o DNA, consequentemente, inibidores de DHFR são utilizados no tratamento de infecções bacterianas e alguns tipos de câncer. Trypanosoma cruzi, protozoário causador da doença de chagas, é um dos organismos que expressam a DHFR, além do próprio Homo sapiens. Analisaram-se ligantes conhecidos e as estruturas da proteína expressa pelos dois organismos, visando identificar pontos de divergência que possam ser explorados no planejamento de moléculas seletivas para o tratamento da doença de Chagas. Os 6 modelos cristalográficos de T. cruzi e 2 de H. sapiens foram obtidos do banco de dados de proteínas (PDB) após aplicação de filtros de qualidade. Foram analisadas as sequências de aminoácidos dos modelos, com o uso do Cluster Ômega, sua estrutura tridimensional com os programas Pymol e Chimera X, além da análise das cavidades proteicas com o CavityPlus, que também gerou os farmacóforos de ambos alvos. A análise de estrutura primária identificou mutações em três aminoácidos nos cristais do parasita, que podem ser explicados por diferentes caminhos evolutivos de grupos segregados, embora nenhuma mutação observada esteja em regiões de sítio ativo. A análise dos modelos permitiu que fossem identificados os 25 aminoácidos que estão a menos de 5 Å de distância dos ligantes de T. cruzi, sendo 5 aminoácidos responsáveis por interações de hidrogênio com pelo menos um dos ligantes analisados. Destes, 18 se repetem na proteína humana ou são substituídos por outro aminoácido que mantém a mesma interação. Quanto às diferenças observadas, destacam-se a asparagina 44 substituída por uma prolina na proteína humana e a prolina 92, substituída por uma lisina. A análise de cavidades identificou três cavidades em cada proteína, embora somente as cavidades correspondentes ao sítio ativo sejam druggables. A cavidade da proteína humana é maior e mais alongada, além de apresentar o aspecto de um túnel, enquanto a cavidade da proteína parasita é mais aberta, tal abertura permite que ligantes com o anel benzeno meta substituídos explorem uma região existente na cavidade de T. cruzi que é fechada na humana. O farmacóforo de ambas proteínas foi identificado, apresentando diferenças no tamanho e angulação que também podem ser explorados no planejamento de fármacos seletivos.