Busca virtual de inibidores da ecto-5’-nucleotidase humana (ecto- 5’-NT, CD73) e da tiorredoxina redutase de Mycobacterium tuberculosis (MtTrxR). Proposição de modelos e validação experimenta - Viviani, Lucas Gasparello (2020)
A busca virtual (virtual screening, VS) consiste na pré-seleção de compostos de grandes bancos de dados, utilizando-se métodos computacionais (in silico), antes que sejam realizados ensaios de atividade biológica in vitro. Nesta tese de doutorado, foram propostos modelos de VS de inibidores para duas enzimas: (i) ecto-5’-nucleotidase humana (ecto-5’-NT, CD73), reconhecida como alvo biológico para o planejamento de antitumorais; e (ii) tiorredoxina redutase de Mycobacterium tuberculosis (MtTrxR), reconhecida como alvo biológico para o planejamento de compostos antituberculose. Todos os modelos foram aplicados a bancos de dados de compostos de baixa massa molecular (e.g., ZINC). Alguns compostos selecionados, que puderam ser adquiridos, foram submetidos a testes de inibição enzimática para a validação experimental dos modelos de VS. Para a ecto-5’-NT humana, foram propostos quatro modelos (Modelos VS-1, VS-2, VS-3 e VS-4). O Modelo VS-1 foi proposto a partir da estrutura cristalográfica da ecto-5’-NT humana na conformação aberta, complexada com um inibidor peptidonucleosídico (PSB11552), e aplicado ao ZINC-11. Dos nove compostos selecionados por este modelo e submetidos a testes de inibição enzimática, quatro (44,4%) apresentaram atividade inibitória frente à enzima (valores de IC50 da ordem de micromolares). Todos eles demonstraram formar agregados, sugerindo que possam atuar de forma inespecífica e promíscua. Os Modelos VS-2 e VS-3 foram propostos a partir da estrutura cristalográfica da ecto-5’-NT humana na conformação fechada, complexada como o inibidor AMPCP, e também aplicados ao ZINC-11. Dos 12 compostos selecionados pelo Modelo VS-3 e testados, um apresentou atividade inibitória (IC50 = 0,89 ± 0,6 µM), representando uma taxa de acerto de 8,3%. Esse composto possui o grupo ácido carboxílico na estrutura. O Modelo VS-4 foi proposto e aplicado ao ZINC-14, objetivando-se selecionar compostos contendo o grupo ácido hidroxâmico como possíveis inibidores da ecto- 5-NT humana. Dos 12 compostos selecionados por este modelo, quatro apresentaram atividade inibitória (valores de IC50 na faixa de 6,2 ± 1,0 µM a 28,4 ± 1,1 µM), representando uma taxa de acerto de 33,3%. Os inibidores selecionados pelos Modelos VS-3 e VS-4 atendem aos requisitos da “Regra dos Cinco” de Lipinski, apresentam boa solubilidade, e são estruturalmente diferentes de inibidores da ecto-5’-NT já conhecidos. Portanto, podem ser utilizados como estruturas de partida em futuras etapas de otimização. Foram realizadas, também, simulações de dinâmica molecular para explorar a flexibilidade conformacional da ecto-5’-NT humana. Utilizando a abordagem TRAPP para a análise da flexibilidade do sítio de ligação da porção adenosina do substrato, foi identificado um subpocket “transiente𔄙, que aparece em pelo menos 50% dos snapshots da simulação. Esse subpocket pode ser explorado para propor novos modelos de VS, futuramente. Para a MtTxrR, foi proposto um modelo de busca virtual (Modelo VS-MtTrxR), que foi aplicado aos bancos de dados ZINC-Curated e ZDD-2013. De 12 compostos selecionados do ZINC-Curated e submetidos a ensaios de inibição enzimática, dois (i.e. , 16,7%) apresentaram atividade inibitória frente à MtTxrR (IC50 de 128,0 ± 1,3 µM e de 38,0 ± 1,1 µM). Esses compostos foram testados na presença de Triton X- 100 (0,01% v/v) para evitar a formação de agregados.