Protein Interaction - Protein Interaction - Targeted Drug Discovery: Targeted Drug Discovery: Evaluating Critical IssuesEvaluating Critical Issues

Erica A. Golemis, Kenneth D. Tew, and Disha DadkeFox Chase Cancer Center, Philadelphia, PA, USA

BioTechniques: The Journal of Laboratory Technology for BioresearchVol. 32, No. 3 March 2002

Caleb GuedesCaleb Guedes

Gleice FernandaGleice Fernanda

Grazielli CristinaGrazielli Cristina

Guilherme CarneiroGuilherme Carneiro

Juliana SouzaJuliana Souza

Renata Franco ViannaRenata Franco Vianna

Equipe

IntroduçãoIntrodução

Fármacos devem trazer melhora,cura e na Fármacos devem trazer melhora,cura e na melhor das hipóteses prevenir doenças.melhor das hipóteses prevenir doenças.

Projetos genoma e proteoma: informações Projetos genoma e proteoma: informações armazenadas em bancos de dadosarmazenadas em bancos de dados

A técnica PPI: suporte para A técnica PPI: suporte para desenvolvimento de drogas de ação desenvolvimento de drogas de ação direcionada com mínimos efeitos colateraisdirecionada com mínimos efeitos colaterais

ObjetivosObjetivos

Discutir qual estratégia seguir para a Discutir qual estratégia seguir para a criação das drogas usando PPIcriação das drogas usando PPI

Como identificar alvos PPI para drogasComo identificar alvos PPI para drogas

Como analisar os resultadosComo analisar os resultados

Protein-Protein Interaction Protein-Protein Interaction (PPI)(PPI)

Diferentes formas ou maneiras de Diferentes formas ou maneiras de interação entre compostos de interação entre compostos de propriedades físicas e funcionais propriedades físicas e funcionais distintas produzindo novas distintas produzindo novas propriedades físicas e funcionais.propriedades físicas e funcionais.

Tipos de PPITipos de PPI Interação de 2 proteínas A + B complexo estável Interação de 2 proteínas A + B complexo estável

com função diferente da de A e B isoladoscom função diferente da de A e B isolados Interação de A + B complexo estável contra Interação de A + B complexo estável contra

degradaçãodegradação Interação A + B complexo se liga a C , fator Interação A + B complexo se liga a C , fator

upstream ou downstream upstream ou downstream Interação A + B bloqueia interação de A ou B Interação A + B bloqueia interação de A ou B

com Dcom D

Interação físicaInteração físicaFornecimento de estabilidade

A B

Função diferente de A e B isolados

Estabilidade contra

degradaçãoPerda de função ou destruição de A e B ou ambos

Associação com C “upstream or downtream factor”

Bloqueia interação de A ou B com D, uspstream or downtream factor

Interação específica Interação específica transitóriatransitória

Formação de uma função específica

A B

Função específica para A ou B ou ambas

Interação proteína-Interação proteína-complexocomplexo

Promoção de estabilidade a um complexo secundário

BF

EC

G

A

Quais os tipos de PPI podem ser alvejados?

A princípio todas as formas de PPI

Mas,para uma PPI ser alvo devemos poder regulá-la para produzir o efeito desejável

Metodologia de Metodologia de elaboraçãoelaboração::

Passo 1: Identificação de drogas Passo 1: Identificação de drogas potenciais a partir de observações potenciais a partir de observações biológicas.biológicas.

Passo 2: Mapeamento das PPIs para Passo 2: Mapeamento das PPIs para identificar novos alvos para drogas identificar novos alvos para drogas descobertas.descobertas.

Passo 3: Determinação do histórico Passo 3: Determinação do histórico de mutações envolvendo a PPI.de mutações envolvendo a PPI.

Metodologia de Metodologia de elaboração:elaboração:

Passo 4: Desenvolvimento de Passo 4: Desenvolvimento de estratégia de identificação da estratégia de identificação da especificidade da atividade inibitória.especificidade da atividade inibitória.

Passo 5: Exploração de conclusões Passo 5: Exploração de conclusões inesperadasinesperadas

Passo 1Passo 1

Identificação de alvos potencias baseado nas Identificação de alvos potencias baseado nas evidência de função biológica crítica em condições evidência de função biológica crítica em condições clínicas direcionar e baseando-se na evidência que clínicas direcionar e baseando-se na evidência que a função do alvo possa ser manipulada.a função do alvo possa ser manipulada.

1-) criar modelos em vivo que mimetize a doença 1-) criar modelos em vivo que mimetize a doença humanahumana

2-) O efeito desejado seria obtido a partir da 2-) O efeito desejado seria obtido a partir da modulação da droga para o rompimento ou modulação da droga para o rompimento ou restauração da função da proteína?restauração da função da proteína?

2-) Determinar o funcionamento da PPI alvo2-) Determinar o funcionamento da PPI alvo..

Passo 1Passo 1

-A droga deve bloquear ou restituir a PPI para obter o -A droga deve bloquear ou restituir a PPI para obter o efeito desejadoefeito desejado

-Como os pacientes apresentam a doença? Múltiplas -Como os pacientes apresentam a doença? Múltiplas formas indica vias complexas.formas indica vias complexas.

-A proteína alvo interage com outras moléculas -A proteína alvo interage com outras moléculas envolvidas na patogenia?envolvidas na patogenia?

-Existe alguma proteína homologa-Existe alguma proteína homologa??

Passo 2Passo 2 Obter a partir de dados existentes, uma rede de interações Obter a partir de dados existentes, uma rede de interações

física e funcionais do alvo.física e funcionais do alvo. Ex: A proteína Ras-GTPase foi caracterizada como uma Ex: A proteína Ras-GTPase foi caracterizada como uma

oncoproteína e por isso é um alvo interessante para oncoproteína e por isso é um alvo interessante para descoberta de uma droga.descoberta de uma droga.

1-) Apresentar as proteínas em que o Ras se liga fisicamente, 1-) Apresentar as proteínas em que o Ras se liga fisicamente, associando assim o Ras às suas diversas funçõesassociando assim o Ras às suas diversas funções

2-) A proteína interage com parte ou todo o complexo protéico? 2-) A proteína interage com parte ou todo o complexo protéico? Essa resposta indica se o Ras apresenta um único caminho Essa resposta indica se o Ras apresenta um único caminho Ras-dependente ou se ele atua em vários caminhos ao mesmo Ras-dependente ou se ele atua em vários caminhos ao mesmo tempo.tempo.

3-) cria-se um mapa das vias interativas para maior 3-) cria-se um mapa das vias interativas para maior compreensãocompreensão

Ras

Raf

RaiGDS

RaI

RaIBPI

Rac

MLKs

JNK

Pak

p38

PI3K

Akt

BadCaspasesGSK

MEK

ERK

Transcription:

Celular Response

Mapa das Vias de Integração de Ras

Passo 3Passo 3

Determinação da história de mutações anteriores Determinação da história de mutações anteriores envolvendo ruptura de PPI no alvo.envolvendo ruptura de PPI no alvo.

Em proteínas conservadas devemos induzir Em proteínas conservadas devemos induzir mutaçõesmutações

Mutantes devem ser testados Mutantes devem ser testados in vivo in vivo O objetivo é atingir o efeito biológico e minimizar O objetivo é atingir o efeito biológico e minimizar

a toxicidade.a toxicidade.

Passo 4Passo 4

Desenvolvimento de Desenvolvimento de umauma estratégia para diferenciar estratégia para diferenciar inibidores específicos e não específicas para proteína inibidores específicos e não específicas para proteína selecionada, PPI.selecionada, PPI.

Iniciar uma investigação utilizando múltiplas técnicas é Iniciar uma investigação utilizando múltiplas técnicas é melhor que utilizar uma estratégia única na avaliação de melhor que utilizar uma estratégia única na avaliação de compostos. Exemplos: Compoud-protein docking, compostos. Exemplos: Compoud-protein docking, binding protein arrays, function screening , binding protein arrays, function screening , microarrys,etc.microarrys,etc.

Alguns ensaios possíveis:Alguns ensaios possíveis:

1-) Medir a ligação do farmaco com 1-) Medir a ligação do farmaco com Ras com a competição de PI-3KRas com a competição de PI-3K

2-)Medir interação do farmaco com 2-)Medir interação do farmaco com outras proteínas da via Rasoutras proteínas da via Ras

3-)Medir funcionamento celular 3-)Medir funcionamento celular após a inibição de Ras/PI-3K pelo após a inibição de Ras/PI-3K pelo farmacofarmaco

Passo 5Passo 5

Exploração de conclusões inesperadasExploração de conclusões inesperadas

As estratégias para descobrir drogas são As estratégias para descobrir drogas são improváveis, devido a esta área de pesquisa ser nova.improváveis, devido a esta área de pesquisa ser nova.

Historicamente, a maioria das drogas surgiu de Historicamente, a maioria das drogas surgiu de manifestações fenotípicas ou ao acaso. Há grande manifestações fenotípicas ou ao acaso. Há grande interesse no desenvolvimento de drogas-alvo com interesse no desenvolvimento de drogas-alvo com relação à uma única PPI de interesserelação à uma única PPI de interesse..

ResultadosResultados

Desenvolvimento de PPIDesenvolvimento de PPI novas iniciativas de novas iniciativas de pesquisapesquisa

Análogos da Glutationa tripeptdio ( GSH )Análogos da Glutationa tripeptdio ( GSH ) Interface proteicaInterface proteica APA – SG derivado de GSHAPA – SG derivado de GSH Afinidade de GSH por DNA PKAfinidade de GSH por DNA PK DNA PKDNA PK Testes de fosforilação e imunoprecipitaçãoTestes de fosforilação e imunoprecipitação

ConclusãoConclusão

Atualmente, o nível de conhecimento Atualmente, o nível de conhecimento reunido em banco de dados ainda não é reunido em banco de dados ainda não é suficiente para modelar uma droga. Porém, suficiente para modelar uma droga. Porém, melhora constante nessa área de pesquisa melhora constante nessa área de pesquisa que permitirá produção de drogas a partir que permitirá produção de drogas a partir de modelos moleculares matemáticos.de modelos moleculares matemáticos.