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UNIVERSIDADE FEDERAL DO OESTE DO PARÁ
CIÊNCIAS DA SAÚDE (15010015073P5)
Abordagem combinada de triagem virtual inversa e baseada em ligantes na identificação de alvos proteicos para afidicolina e novos hits contra Leishmania major
GABRIELA DOS SANTOS RODRIGUES
DISSERTAÇÃO
29/04/2022

A leishmaniose compreende um grupo de doenças causadas por mais de 20 espécies de protozoários do gênero Leishmania, prevalente em países tropicais e em desenvolvimento. O tratamento farmacológico disponível para as formas de leishmaniose apresenta problemas de toxicidade e resistência dos parasitas, tornando necessária a busca por novos agentes terapêuticos. A modelagem molecular é um campo útil para o desenho de fármacos antiparasitários mais seguros e eficientes, especialmente de fontes naturais. Existem na literatura diversos produtos naturais bioativos contra Leishmania spp. com mecanismo de ação desconhecido, dentre eles a afidicolina, um inibidor seletivo de DNA polimerase-α viral e humana, produzido por fungos Cephalosporium aphidicola e Nigrospora sphaerica. Portanto, a presente pesquisa teve como objetivos identificar potenciais alvos biológicos da afidicolina e derivados através de triagem virtual reversa. A busca de alvos de L. major foi realizada no Protein Data Bank (PDB). Os alvos selecionados para docking molecular no servidor DockThor foram aqueles cujos ligantes mostraram similaridade estérica e eletrônica >0,5 em relação à afidicolina e valores de RMSD < 2 Å. Assim, as enzimas N-miristoiltransferase (NMT), metionil t-RNA sintetase (MetRS) emap-quinase (MAPK) foram elencadas como possíveis alvos de afidicolanos. Considerando as propriedades farmacocinéticas e físico-químicas inadequadas da afidicolina e derivados, foi realizado o alinhamento das moléculas no servidor PharmGist para construção de modelo farmacofórico. O modelo foi avaliado por análise grupamento hierárquico (HCA) e correlação de Pearson no software Minitab. Devido ao número de propriedades hidrofóbicas, um modelo foi construído para cada alvo e submetido à triagem virtual no servidor Pharmit. Os hits encontrados foram filtrados através de cálculo de propriedade fármaco-similar no software Osiris DataWarrior, alertas de toxicidade no software Derek e farmacocinética no servidor PreADMET. O servidor SwissADME também foi utilizado para predição da solubilidade em água e acessibilidade sintética. Ao final, foram encontradas 02 moléculas para NMT, 09 para MetRS (sendo duas em comum a NMT) e nenhuma para MAPK. A fim de avaliar potencial mecanismo dual, as moléculas foram ancoradas em NTM, MetRS e MAPK através do servidor DockThor. Análises estatísticas dos 07 melhores valores de afinidade de ligação (∆G) de cada complexo foram realizadas no software GraphPad Prism por meio dos testes ANOVA-one way e ANOVA-two way.Os resultados mostraram as moléculas MP-002-507-460, MP-002-528-375 e MP-002-911-105 exibiram valores de ∆G significativamente comparáveis aos ligantes co-cristalizados e superiores à miltefosina, utilizada como controle negativo. No entanto, foi observada seletividade considerável para NMT. Após análise das interações no software Discovery Studio, apenas MP-002-507-460 e MP-002-911-105 apresentaram padrões de interação mais semelhantes ao controle positivo. A predição da atividade biológica através do servidor PASS revelou que as duas moléculas, análogas de esteroides, exibiram probabilidade moderada de atuarem como agentes leishmanicidas. Assim, as duas moléculas encontradas por meio de triagem virtual são candidatas promissoras a ensaios in vitro sobre modelos de LmNMT para validação dos resultados teóricos apresentados neste trabalho.

Leishmaniose;Afidicolina;Modelagem molecular;Triagem virtual inversa.
Leishmaniasis are a group of diseases caused by more than 20 species of protozoa of the genus Leishmania, prevalent in tropical and developing countries. The existing pharmacological treatment presents serious limitations such as toxicity and parasite resistance, therefore, the search for new therapeutic agents is necessary. Molecular modeling methods are useful to facilitate the design of safer and more efficient antiparasitic drugs, especially from natural sources. There are several bioactive natural products in the literature against Leishmania spp. With unknown mechanism of action, including aphidicolin, a selective inhibitor of viral and human DNA polymerase-α, produced by the fungi Cephalosporium aphidicola and Nigrospora sphaerica. Hence, this work aimed to find potential biological targets of aphidicolin and derivatives through virtual reverse screening. We used Protein Data Bank (PDB) for the search ofL. major targets. The targets selected for molecular docking on the DockThor server are those whose ligands showed steric and electronic similarity >0.5 to aphidicolin and RMSD values< 2 Å. Thus, we considered N-myristoyltransferase (NMT), methionyl t-RNA synthetase (MetRS) and map-kinase(MAPK) as possible targets of a phidicolans. Considering the poor pharmacokinetic and physicochemical properties of aphidicolin and derivatives, we used PharmGist server to align the molecules and to build a pharmacophoric model. We evaluated the model by hierarchical cluster analysis (HCA) and Pearson's correlation in Minitab software. Due to the number of hydrophobic properties, we built a pharmacophoric model for each target and we subjected to virtual screening on the Pharmit server. After that, we filtered the new hits through drug-similar property calculation in Osiris Data-Warrior software, as well toxicity alerts in Derek software and pharmacokinetics on PreADMETweb server. We used SissADME web server to predict water solubility and synthetic accessibility. In the end, we selected only 02 molecules for NMT, 09 for MetRS (02 in common with NMT) and none for MAPK. In order to evaluate a potential dual mechanism, wedocked these molecules in NTM, MetRS and MAPK using DockThor server. Statistical analyzes of the 07 best valuesof binding affinity (∆G) of each complex were performed in the GraphPad Prism software using the ANOVA-one way and ANOVA-two way tests. The results showed that the molecules MP-002-507-460, MP-002-528-375 and MP-002-911-105 exhibited ∆G values significantly comparable to the co-crystallized ligands and superior to miltefosine, used as a negative control. However, we observed considerable selectivity for NMT. After analyzing the interactions in the Disco-very Studio software, only MP-002-507-460 and MP-002-911-105 showed interaction patterns more similar to the positive control. The prediction of biological activity through the PASS server revealed that the two molecules, steroid analogues, exhibited a moderate probability of acting as leishmanicidal agents. Thus, the two molecules found through virtual screening are promising candidates for in vitro assays on LmNMT models to validate the theoretical results presented in this work.
Leishmaniasis;Aphidicolin;Molecular modeling;Inverse virtual screening.
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PORTUGUES
UNIVERSIDADE FEDERAL DO OESTE DO PARÁ
O trabalho possui divulgação autorizada
DISSERTAO_FINAL_Gabriela_dos_Santos_Rodrigues_PPGCSA.pdf

Contexto

Ciências da Saúde
INOVAÇÃO TERAPÊUTICA PARA ATENÇÃO À SAÚDE
Estudos de obtenção e caracterização de matérias-primas naturais para aplicação em biocosméticos e formulações farmacêuticas.

Banca Examinadora

GABRIELA BIANCHI DOS SANTOS
DOCENTE - PERMANENTE
Sim
Nome Categoria
KELLY CHRISTINA FERREIRA CASTRO Participante Externo
GLAUBER VILHENA DA COSTA Participante Externo
RYAN DA SILVA RAMOS Participante Externo
GABRIELA BIANCHI DOS SANTOS Docente - PERMANENTE

Vínculo

Colaborador
Empresa Privada
Ensino e Pesquisa
Sim
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