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Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul
Identificação de novos potenciais inibidores da enzima 3-Dehidroquinato
dehidratase de Mycobacterium tuberculosis
Maurício Boff de Ávila¹
Prof. Dr. Walter Filgueira de Azevedo Jr.¹ (orientador)
¹Laboratório de Bioquímica Estrutural, Faculdade de Biociências, PUCRS
XIII Salão deIniciação Científica
PUCRS
Introdução1. Tuberculose:
• Mycobacterium tuberculosis principal agente
• Doença infecciosa mais letal atualmente (WHO)
• 2013 83310 casos diagnosticados no Brasil
• 840 casos associados a MDR-TB
Simultaneous occurrence of pulmonary tuberculosis and carcinomatous lymphangitis. Tuon, et al. 2007 http://health.state.tn.us/ceds/tb/guidelines.htm
1.1 Infecção por tuberculose:
• Infecção pelas vias respiratórias
• Mycobacterium tuberculosis Pulmão
• Ataque imunológico morte de
bactérias ou Granuloma
• Virulência intensificada pelo HIV
Introdução
http://medicinembbs.blogspot.com.br/2011/01/primary-tuberculosis.html
2. Rota do Chiquimato:
• Apresenta-se somente em plantas e em micro-organismos
• Conecta o metabolismo de carboidratos com a biossíntese de compostos aromáticos (HERRMANN)
• Substrato fosfoenolpiruvato e eritrose-4-fosfato
• Produto corismato (precursor aminoácidos
aromáticos)
Introdução
3. 3-Deoxy-D-Arabino-Heptulosanato-7-Fosfato Sintase (DAHP):
• Primeira enzima da rota do chiquimato
• Substrato E4P + PEP
• Produto Deoxy-D-Arabino-Heptulosanato-7-Fosfato
• Genes aroF, aroG e aroH
• Apresenta três formas:
Tipo I: inibida por Tirosina
Tipo II: inibida por Fenilalanina
Tipo III: inibida Triptofano
Introdução
4. 3-Dehidroquinato Sintase:
• Segunda enzima da rota do chiquimato
• Substrato Deoxy-D-Arabino-Heptulosanato-7-Fosfato
• Produto 3-Dehidroquinato
• Traduzida do gene aroB
• Principais reações:
Eliminação de fosfato orgânico (C6 e C7)
Oxidação de álcool secundário (C5)
Introdução
5. 3-Dehidroquinato dehidratase:
• Terceira enzima da rota do chiquimato
• Substrato 3-dehidroquinato
• Produto 3-Dehidrochiquimato
• Traduzida do gene aroD
• Apresenta duas formas:
Tipo I: caminho biossintético
Tipo II: dois caminhos metabólicos (quinato e chiquimato)
Introdução
6. Chiquimato-5-Dehidrogenase:
• Quarta enzima da rota do chiquimato
• Substrato 3-dehidrochiquimato
• Produto Chiquimato
• Traduzida do gene aroE
• Dependente de NADPH
Introdução
7. Chiquimato Quinase:
• Quinta enzima da rota do chiquimato
• Substrato Chiquimato
• Produto Chiquimato-3-Fosfato
• Traduzida do gene aroK
• Transferência de fosfato do ATP para o C3 do Chiquimato
Introdução
8. 5-enolpiruvil chiquimato-3-fosfato Sintase (EPSPS):
• Sexta enzima da rota do chiquimato
• Substrato Chiquimato-3-Fosfato
• Produto 5-enolpiruvil chiquimato-3-fosfato
• Traduzida do gene aroA
• Adiciona grupo fosfoenolpiruvato sem a adição do fosfato
• Primeira enzima a ser inibida
Glifosato (Rondap ou Roundup)
Introdução
9. Corismato Sintase:
• Sétima enzima da rota do chiquimato
• Substrato 5-enolpiruvil chiquimato-3-fosfato
• Produto Corismato
• Traduzida do gene aroF
• Retirada do fosfato ligado ao C3
Introdução
1. Simulações de Docking:
• Realizados testes in silico
• Utilização do software Molegro Virtual Docking (MOLDOCK)
• Interação Proteína-Ligante LIGPLOT
Material e Métodos
1.1 Re-docking:
• Sete arquivos PDB (Protein Data Base) de DHQS: 3N7A, 3N8K,3N8N, 3N59, 3N76, 3N86 e 3N87
• Quatro protocolos:
Protocolo 1 (MolDock Score - MolDock Optimizer)
Protocolo 2 (MolDock Score - MolDock SE)
Protocolo 5 (MolDock Score [GRID] - MolDock Optimizer)
Protocolo 6 (MolDock Score [GRID] - MolDock SE)
• Valor de RMSD (root-mean-square deviation) escolha doprotocolo e do PDB
Material e Métodos
1.2 Virtual Screening
• PDB escolhido + base de dados (ZINC) Busca de novos inibidores
1.3 Teste de Toxicidade (FAF – Drugs/ ADME-Tox)
• Regra do Cinco de Lipinski
Participar de mais de 5 Ligações de Hidrogênio como doador;
Peso molecular abaixo de 500Da;
Log-P abaixo de 5;
Participar de mais de 10 Ligações de Hidrogênio como aceitador
Material e Métodos
• Re-docking Seleção do PDB 3N7A e do
Protocolo 5
• 20 compostos selecionados Energia de ligaçãoentre -230,131 e -216,224
• Melhor resultado (2S)-3-(1H-indol-3-yl)-2-[[2-[[(2Z)-2-[(3-methoxyphenyl)methylidene]-3-oxo-1-benzofuran-6-yl]
• 8 compostos passaram pelo filtro do FAF – Drugs/ADME-Tox
Resultados e Discussão
• As características da interação proteína-ligante e a satisfação dos critérios de Lipinski indicam que as moléculas, identificadas no virtual screening, são potenciais drogas antituberculose
• Possibilidade de criação de novos antibióticos e, consequentemente, diminuição de cepas resistentes de Mycobacterium tuberculosis
Conclusão
• Dias MV, Snee WC, Bromfield KM, Payne RJ, Palaninathan SK, et al. Structural investigation of inhibitor designs targeting 3-dehydroquinate dehydratase from the shikimate pathway of Mycobacterium tuberculosis. Biochem J. 436: 729–739(2011).
• Ducati RG, Basso LA, Santos DS. Mycobacterial Shikimate Pathway Enzymes as Targets for Drug Design. Current DrugTargets. 8: 423-435 (2007).
• Herrmann KM, Weaver LM. The shikimate pathway. Annu. Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biol. 50:473–503 (1999).
• Irwin JJ, Shoichet BK .. ZINC - a free database of commercially available compounds for virtual screening. J Chem Inf Model. 45:177–182 (2005)
• Lipinski CA, Lombardo F, Dominy BW, Feeney PJ. Experimental and computational approaches to estimate solubility and permeability in drug discovery and development settings. Adv Drug Deliv Rev. 46:3-26 (2001).
• Miteva MA, Violas S, Montes M, Gomez D, Tuffery P, Villoutreix BO. FAF-drugs: free adme/tox filtering of compound collections. Nucleic Acids Res. 34:W738–W744 (2006).
• Thomsen R, Christensen MH. MolDock: a new technique for high-accuracy molecular docking. J Med Chem. 49:3315–3321 (2006).
• Tuon FF, Miyaji KT, de Vidal PM, da Silva LFF, Kono A, Franca FOS. Simultaneous occurrence of pulmonary tuberculosis andcarcinomatous lymphangitis. Revista da Sociedade Brasileira de Medicina Tropical . 40(1):76-77 (2007).
• Vianna CP, de Azevedo WF Jr . Identification of new potential Mycobacterium tuberculosis shikimate kinase inhibitors through molecular docking simulations. J Mol Model. (2011)
• Wallace AC, Laskowski RA, Thornton JM. LIGPLOT: a program to generate schematic diagrams of protein-ligand interactions. Prot Eng 8:127–134 (1995).
Referências
• World Health Organization (2009) WHO Report. Geneva.Switzerland.WHO/CDS/TB/2009.http://www.who.int/topics/tuberculosis/en/. Accessado em Agosto 2012.
• http://azevedolab.net/. Acessado em Agosto 2012
• http://medicinembbs.blogspot.com.br/2011/01/primary-tuberculosis.html. Acessado em Agosto 2012
• http://www.jle.com/e-docs/00/04/2E/B8/article.phtml?fichier=images.htm. Acessado em Agosto 2012
• http://www.rcsb.org/pdb/home/home.do. Acessado em Agosto 2012
• http://zinc.docking.org/substance/213669. Acessado em Agosto 2012
• http://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/. Acessado em Agosto 2012
Referências
Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul
Identificação de novos potenciais inibidores da enzima 3-Dehidroquinato
dehidratase de Mycobacterium tuberculosis
Maurício Boff de Ávila¹
Prof. Dr. Walter Filgueira de Azevedo Jr.¹ (orientador)
¹Laboratório de Bioquímica Estrutural, Faculdade de Biociências, PUCRS
XIII Salão deIniciação Científica
PUCRS