Triagem virtual de derivados de isatina com potencial atividade antiepiléptica baseada na estrutura do receptor

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2024
Autor(a) principal: Santos, Rhayane de Oliveira
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Federal da Paraíba
Brasil
Química
Programa de Pós-Graduação em Química
UFPB
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Link de acesso: https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/36652
Resumo: Epilepsy is one of the most common brain disorders, affecting approximately 50 million people worldwide. It is characterized by spontaneous seizures, which can be either partial or generalized. The primary treatment consists of anticonvulsant medications, but many patients do not respond significantly and suffer from side effects, making the study and investigation of new drugs essential to reduce adverse effects. Computational studies have proven to be a promising tool in drug development, as the discovery and development process is time-consuming and resource-intensive due to the large number of molecular structures that must be evaluated. Thus, this study aims to conduct a structure-based virtual screening using molecular docking on a library of isatin-derived compounds, employing the Autodock Vina and GOLD programs. The screening results revealed that three molecules exhibited binding affinity (with energy values of -11.7, -11.2, and -11.1 kcal/mol) and potential interaction modes with the GABAA receptor. The ADMET properties of these compounds were assessed using the SwissADME and Deep-PK tools, considering Lipinski's Rule of Five and important parameters such as the number of rotatable bonds, topological polar surface area, gastrointestinal absorption, blood-brain barrier penetration, P-glycoprotein interaction, cytochrome P450 interactions, AMES test, hepatotoxicity, and hERG channel inhibition. Subsequently, Molecular Dynamics (MD) simulations were performed using the AMBER force field in Gromacs version 2021.2, revealing the formation of stable ligand-receptor complexes based on RMSD and RMSF values. From the trajectories generated in the MD simulation, binding free energies were estimated using the MM/PBSA (Molecular Mechanics/Poisson-Boltzmann Surface Area) approach. This method calculates binding free energy by considering three separate components: the complex (protein-ligand), the receptor (protein), and the ligand (small molecule). The results indicated that two molecules exhibited significant energy values (-30.59 and -26.18 kcal/mol) compared to diazepam (-21.45 kcal/mol).
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Thus, this study aims to conduct a structure-based virtual screening using molecular docking on a library of isatin-derived compounds, employing the Autodock Vina and GOLD programs. The screening results revealed that three molecules exhibited binding affinity (with energy values of -11.7, -11.2, and -11.1 kcal/mol) and potential interaction modes with the GABAA receptor. The ADMET properties of these compounds were assessed using the SwissADME and Deep-PK tools, considering Lipinski's Rule of Five and important parameters such as the number of rotatable bonds, topological polar surface area, gastrointestinal absorption, blood-brain barrier penetration, P-glycoprotein interaction, cytochrome P450 interactions, AMES test, hepatotoxicity, and hERG channel inhibition. Subsequently, Molecular Dynamics (MD) simulations were performed using the AMBER force field in Gromacs version 2021.2, revealing the formation of stable ligand-receptor complexes based on RMSD and RMSF values. From the trajectories generated in the MD simulation, binding free energies were estimated using the MM/PBSA (Molecular Mechanics/Poisson-Boltzmann Surface Area) approach. This method calculates binding free energy by considering three separate components: the complex (protein-ligand), the receptor (protein), and the ligand (small molecule). The results indicated that two molecules exhibited significant energy values (-30.59 and -26.18 kcal/mol) compared to diazepam (-21.45 kcal/mol).Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESA epilepsia é um dos distúrbios cerebrais mais comuns, afetando cerca de 50 milhões de pessoas globalmente. Caracterizada por convulsões espontâneas, que podem ser parciais ou generalizadas. O tratamento principal é com medicamentos anticonvulsivantes, mas muitos pacientes não apresentam respostas significativas e sofrem efeitos colaterais, sendo fundamental o estudo e investigação de novos fármacos para reduzir os efeitos adversos e atender às necessidades não satisfeitas dos pacientes. Estudos computacionais têm sido uma ferramenta promissora para o desenvolvimento de novos fármacos, visto que o processo de descoberta e desenvolvimento consomem um longo tempo e recursos, devido ao grande número de estruturas moleculares que são avaliadas. Dessa forma, o objetivo deste trabalho é realizar uma triagem virtual baseada na estrutura do receptor, por meio do docking molecular em uma biblioteca de compostos derivados de isatina, utilizando os programas Autodock Vina e GOLD. Com os resultados da triagem foi possível observar que três moléculas apresentaram afinidade (como valores de energia -11,7, -11,2 e -11,1 kcal/mol) e possíveis modos de interações frente ao receptor GABAA. As propriedades ADMET desses compostos obtidos na triagem foram avaliadas utilizando as ferramentas SwissADME e Deep-PK, observado os parâmetros da Regra de Lipinski e alguns parâmetros importantes como número de ligações rotativas, área de superfície polar topológica, absorção gastrointestinal, penetração da barreira hematoencefálica, glicoproteína-P, interações com o citocromo P450, teste AMES, hepatotoxicidade e bloqueadores hERG. Em seguida, simulações de Dinâmica Molecular (DM) foram realizadas com o campo de força AMBER no programa Gromacs versão 2021.2 e evidenciaram a formação de complexos ligante-receptor estáveis, de acordo com os valores de RMSD e RMSF obtidos. A partir das trajetórias geradas na simulação de DM, foi possível estimar as energias livres de ligação empregando a abordagem MM/PBSA (Mecânica Molecular/Área de Superfície de Poisson-Boltzmann). Esta abordagem calcula a energia livre de ligação considerando três componentes separadamente: o complexo (proteína-ligante), o receptor (proteína) e o ligante (molécula pequena). Os resultados indicaram que duas moléculas apresentaram valores significativos de energia (-30.59, -26.18 kcal/mol) quando comparados com o diazepam (-21.45 kcal/mol).Universidade Federal da ParaíbaBrasilQuímicaPrograma de Pós-Graduação em QuímicaUFPBWeber, Karen Cacildahttp://lattes.cnpq.br/5946002803622982Santos, Rhayane de Oliveira2025-11-26T20:42:11Z2025-03-232025-11-26T20:42:11Z2024-10-24info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesishttps://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/36652porAttribution-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFPBinstname:Universidade Federal da Paraíba (UFPB)instacron:UFPB2025-11-27T06:10:02Zoai:repositorio.ufpb.br:123456789/36652Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufpb.br/oai/requestdiretoria@ufpb.br||bdtd@biblioteca.ufpb.bropendoar:25462025-11-27T06:10:02Repositório Institucional da UFPB - Universidade Federal da Paraíba (UFPB)false
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