Dockthor : implementação, aprimoramento e validação de um programa de atracamento receptor-ligante

• Ano de defesa: 2011
• Autor(a) principal: Almeida, Diogo Marinho
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Laboratório Nacional de Computação Científica; Serviço de Análise e Apoio a Formação de Recursos Humanos; BR; LNCC; Programa de Pós-Graduação em Modelagem Computacional
• Palavras-chave em Português: Algoritmos genéticos; Bioinformática; Biologia molecular- Processamento eletrônico de Dados; Atracamento r-ligante; Desenho racional de fármacos; CNPQ::CIENCIAS BIOLOGICAS::BIOQUIMICA::BIOLOGIA MOLECULAR
• Link de acesso: https://tede.lncc.br/handle/tede/27

Os métodos computacionais de docking receptor-ligante são importantes ferramentas utilizadas em estudos na quimica medicinal, auxiliando o processo de descoberta de novos fármacos para alvos moleculares envolvidos em doenças sem tratamento, ou que necessitam de novos tratamentos quimioterápicos. Estes métodos são parte importante dentro da abordagem conhecida como desenho racional de fármacos baseado em estruturas. Esta dissertação apresenta o desenvolvimento da nova versão do programa Dockthor, para docking molecular de ligante flexível, tendo como inovações: (i) uma nova e completa implementação computacional com o aperfeiçoamento do algoritmo genético não-geracional de múltiplas soluções; (ii) a implementação do campo de força molecular MMFF94; (iii) a criação de ferramentas auxiliares para parametrização automática de ligantes, cofatores e receptores protéicos; (iv) introdução da opção de triagem virtual. A nova versão do programa foi validada utilizando dois conjuntos teste. O primeiro envolvendo cinco ligantes altamente flexíveis do receptor HIV-I protease. O segundo, envolvendo 35 complexos receptor-ligante com uma grande diversidade strutural e química nos ligantes, associados a receptores representativos de 18 famílias de proteínas. A validação do programa foi feita através de experimentos de redocking sem utilizar nenhuma etapa de pré-otimizacão do ligante dentro do sítio receptor. Os resultados obtidos são considerados muito bons nos seguintes aspectos: (i) foi obtida uma taxa de sucesso de cerca de 80% (90%) no redocking de ligantes da HIV-1 protease considerando as solucoes de menor energia (menorRMSD); (ii) foi obtida uma taxa de sucesso de cerca de 94% (99%) no redocking do conjunto mais amplo de ligantes considerando as solucoes de menor energia (menor RMSD); (iii) com exceção de dois casos, todas as soluções de menor energia encontradas apresentavam um RMSD < 2.5 _A com relação a estrutura experimental. Os excelentes resultados obtidos nos experimentos de redocking mostram que o programa está apto para estudos de interações receptor-ligante envolvendo moléculas de interesse na química medicinal. As facilidades introduzidas no programa Dockthor permitirão a sua disponibilização e uso pela comunidade acadêmica e grupos de pesquisa atuantes na área de desenho racional de fármacos.