Planejamento in silico de novos inibidores das enzimas Pteridina Redutase 1 e Diidrofolato Redutase de espécies de Leishmania

Abstract

Introdução: As leishmanioses apresentam-se como uma das maiores doenças negligenciadas do mundo. No entanto, o arsenal terapêutico vem apresentando baixa eficácia e dificuldades de adesão, fazendo-se necessária a soma de esforços na busca de novos alvos terapêuticos e no desenvolvimento de novos fármacos para tratamento dessa enfermidade. Objetivos: O presente trabalho, dividido em dois capítulos, visa construir modelos das enzimas pteridina redutase 1 (PTR1) e diidrofolato redutase-timidilato sintetase (DHFR-TS) de Leishmania spp., realizar triagem virtual com a quimioteca do LaSOM e analisar parâmetros ADMETox. Materiais e métodos: A construção dos modelos foi realizada usando I-TASSER, Swiss-Model e Modeller. A validação foi realizada pelos servidores PSVS, SAVES e WHAT-IF. A análise dos resíduos foi realizada através do Discovery Studio Visualizer e do Chimera. A triagem virtual foi realizada usando os modelos de L. major. O docking foi realizado nos programas GOLD e Glide, sendo validado por redocking e cross-docking. As funções de escore foram avaliadas pelos parâmetros de enriquecimento com os decoys dos programas DUD-E e RADER. A afinidade foi determinada pelas funções X-Score e MM-GBSA. Por fim um consenso entre as proteínas foi estabelecido. Resultados: Foram construídos 9 modelos (4 de PTR1 e 5 de DHFR-TS) considerados adequados para estudos de docagem molecular. A análise dos sítios de PTR1 demonstrou uma alta conservação entre as espécies de Leishmania analisadas. Ao final da triagem foram obtidas 12 moléculas (5 diidropirimidinonas e 7 cumarinas) para análises de parâmetros físico-químicos e ADMETox, os quais demonstraram que 7 compostos apresentaram perfis adequados, 3 podem apresentar problemas de biodisponibilidade e 2 podem apresentar carcinogenicidade e mutagenicidade. Conclusão: Foram construídos 4 modelos de PTR1 e 5 de DHFR-TS. As diferenças no sítio de ligação não foram observadas com as ferramentas empregadas. A triagem virtual apontou 12 moléculas com possível atividade frente às enzimas. Os ensaios ADMETox revelaram que 7 compostos apresentaram perfis adequados. Como perspectivas futuras, estudos in vitro e de dinâmica molecular estão sendo realizados com as moléculas para confirmar as predições in silico.

Introduction: Leishmaniasis is one of the most important neglected diseases in the world. However, the therapeutic arsenal has presented low efficacy and difficulties of adhesion, making it necessary the sum of efforts in the search of new therapeutic targets and in the development of new drugs for treatment of this disease. Objectives: This study was divided in two chapters and aims to construct models of the enzymes pteridine reductase 1 (PTR1) and dihydrofolate reductase-thymidylate synthetase (DHFR-TS) from Leishmania spp., to perform virtual screening with the LaSOM library and to analyze ADMETox parameters. Materials and methods: The models were constructed using the I-TASSER, Swiss-Model and Modeller. The evaluation was made by the PSVS, SAVES and WHAT-IF. The residue analysis was performed through the Discovery Studio Visualizer and Chimera programs. Virtual screening was performed using the L. major models. The docking was done in the GOLD and Glide programs and it was validated by redocking and cross-docking. The scoring functions were evaluated by the enrichment parameters with the decoys of the DUD-E and RADER programs. The affinity was determined by the X-Score and MM-GBSA functions. A consensus was estabilished among the proteins. Results: Nine models (4 of PTR1 and 5 of DHFR-TS) were constructed and were considered suitable for molecular docking studies. The analysis of the PTR1 sites demonstrated a high conservation among the analyzed Leishmania species. At the end of the screening, 12 molecules (5 dihydropyrimidinones and 7 coumarins) were obtained for analysis of physicochemical parameters and ADMETox, which showed that 7 compounds presented adequate profiles, 3 may present bioavailability problems and 2 may present carcinogenicity and mutagenicity. Conclusion: Five models of PTR1 and four of DHFR-TS were constructed. The differences in the binding site were not observed with the tools employed. Virtual screening indicated 12 molecules with possible activity against enzymes. The ADMETox assays revealed that 7 compounds showed adequate profiles. As future perspectives in vitro studies and molecular dynamics are being performed with the molecules to confirm the predictions in silico.