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UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS INSTITUTO DE QUIMICA E BIOTECNOLOGIA CURSO DE QUÍMICA BACHARELADO ALAN CARLOS BRITO DE OLIVEIRA MODELAGEM MOLECULAR NA DETERMINAÇÃO DO MECANISMO DE INTERAÇÃO DE DERIVADOS TIOFÊNICOS NA INIBIÇÃO DA SÍNTESE DO ERGOSTEROL Maceió-AL 2014

MODELAGEM MOLECULAR NA DETERMINAÇÃO DO MECANISMO DE INTERAÇÃO DE DERIVADOS TIOFÊNICOS NA INIBIÇÃO DA SÍNTESE DO ERGOSTEROL

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Modelagem molecular

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS

INSTITUTO DE QUIMICA E BIOTECNOLOGIA

CURSO DE QUÍMICA BACHARELADO

ALAN CARLOS BRITO DE OLIVEIRA

MODELAGEM MOLECULAR NA DETERMINAÇÃO DO MECANISMO DE

INTERAÇÃO DE DERIVADOS TIOFÊNICOS NA INIBIÇÃO DA SÍNTESE DO

ERGOSTEROL

Maceió-AL

2014

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ALAN CARLOS BRITO DE OLIVEIRA

MODELAGEM MOLECULAR NA DETERMINAÇÃO DO MECANISMO DE

INTERAÇÃO DE DERIVADOS TIÔFENICOS NA INIBIÇÃO DA SÍNTESE DO

ERGOSTEROL

Trabalho de conclusão de curso

apresentada ao Instituto de Quimica e

Biotecnologia da Universidade

Federal de Alagoas, como requisito

parcial para obtenção do grau de

graduado em química bacharelado.

Orientador: Tatiane Luciano Balliano.

Maceió

2014

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Folha de Aprovação

AUTOR: ALAN CARLOS BRITO DE OLIVEIRA

MODELAGEM MOLECULAR NA DETERMINAÇÃO DO MECANISMO DE

INTERAÇÃO DE COMPOSTOS ANTIFÚNGICOS NA INIBIÇÃO DA SÍNTESE DO

ERGOSTEROL.

Trabalho de conclusão de curso

submetido ao corpo docente do

instituto de química e biotecnologia

da Universidade Federal de Alagoas e

aprovada em 04 de dezembro de

2015.

____________________________________________

Prof(a) Drª Tatiane Luciano Balliano

Banca Examinadora:

____________________________________________

Prof(a) Drª Valéria Rodrigues dos Santos Malta

____________________________________________

Ma. Sheyla Welma Duarte Silva

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Com muito carinho, dedico aos meus pais

Carlos Alberto de Oliveira Junior e Selma Alaíde de

Brito de Oliveira, pela compreensão, apoio e

contribuição para minha formação acadêmica.

À minha incrível namorada, Kamila Maria de

Oliveira Lima, que sempre me incentivou para a

realização dos meus ideais, encorajando-me a enfrentar

todos os momentos difíceis da vida. Obrigado pela

maravilhosa vida acadêmica que passei ao seu lado.

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AGRADECIMENTOS

À minha companheira, Kamila Maria de Olivera Lima, pessoa cоm quem аmо

partilhar todos os momentos. Cоm você tenho mе sentido mais vivo e com uma vontade

crescente de viver ao seu lado. Obrigado pelo carinho, а paciência е pоr sua capacidade dе me

trazer pаz nа correria dе cada semestre.

À minha família, pоr sua capacidade dе acreditar е investir еm mim. Mãe, sеu cuidado

е dedicação fоі o que me deu, еm alguns momentos, а esperança pаrа seguir. Pai, suа

presença significou segurança е certeza dе quе não estou sozinho nessa caminhada.

A todos os professores, e em especial a minha orientadora Tatiane Luciano Balliano,

por exigir de mim muito mais do que eu supunha ser capaz de fazer. Agradeço pelo desafio de

desvendar a Dinâmica Molecular. Muito obrigado por transmitir seus conhecimentos e por

fazer da meu trabalho uma experiência positiva. Obrigado por ter confiado em mim!

Ao grupo de pesquisa do Laboratório de Cristalografia e Modelagem Molecular –

LabCriMM Que me acolheram durante esses três anos me acompanhando nessa jornada em

busca do conhecimento da química no âmbito computacional.

Enfim, a todas as pessoas que ouviram os meus desabafos; que presenciaram e

respeitaram o meu silêncio; que partilharam este longo passar de anos, de páginas, de livros e

cadernos; que me acompanharam, choraram, riram, sentiram, participaram, aconselharam,

dividiram; as suas companhias, os seus sorrisos, as suas palavras. As alegrias de hoje também

são suas, pois o apoio, estímulos e carinhos foram armas para essa minha vitória.

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“Que os vossos esforços desafiem as

impossibilidades, lembrai-vos de

que as grandes coisas do homem

foram conquistadas do que parecia

impossível.”

Charles Chaplin

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RESUMO

Esta pesquisa trata-se do estudo computacional relacionado à modelagem molecular frente ao

mecanismo de interação de um derivado tiofênico com foco na inibição da produção do

ergosterol. Faz-se uma abordagem sobre os fungos e as suas influências aos seres vivos,

destacando as doenças provocadas por estes organismos parasitas. Trabalha-se com

modelagem molecular para identificar o processo dinâmico do sistema macromolecular

envolvendo a proteína 14α-desmetilase e os ligantes em análise. Como metodologia utiliza-se

as ferramentas técnicas de docking através do programa Glide, desenvolvido pela

Schrondinger, e dinâmica molecular através do programa NAMD (Not Another Molecular

Dynamics) utilizando a plataforma VMD (Visual Molecular Dynamics) e pesquisa

bibliográfica. Constatou-se através da modelagem molecular a possível atividade do composto

tiofênico tomando como referência as interações do clotrimazol e a proteína 14α-desmetilase.

Palavras-chaves: Derivados tiofênicos; Modelagem molecular; 14α-desmetilase.

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ABSTRACT

This research is to study related to the computational molecular modeling opposite the

mechanism of interaction of a thiophenic derivative focused on inhibiting the production of

ergosterol. It makes an approach on fungi and their influences to living beings, highlighting

the diseases caused by these parasitic organisms. It works with molecular modeling to identify

the dynamic process of macromolecular system involving 14α-demethylase protein and ligand

in question. The methodology uses the techniques of docking tools Glide through the program

developed by Schrondinger, and molecular dynamics with NAMD (Not Another Molecular

Dynamics) program using the platform VMD (Visual Molecular Dynamics) and literature. It

was found by molecular modeling the possible activity of the compound thiophenic with

reference to clotrimazole interactions and 14α-demethylase protein.

Keywords: Tiofênicos derivatives; Molecular modeling; 14α-demethylase.

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LISTA DE FIGURAS

Figura 1 - Biossíntese simplificada da produção de esteroides essenciais à estrutura membranosa das células aos

seres vivos.................................................................................................................. ............................................ 16

Figura 2 - A imagem a esquerda encontra-se a protoporfirina, a estrutura retrata os átomos em cinza (carbono),

vermelho (oxigênio), azul (nitrogênio), rosa (ferro). A imagem à direita, expressa o oxigênio ligado a

hemeproteína...........................................................................................................................................................18

Figura 3 - Mecanismo da desmetilação do carbono 14α........................................................................................19

Figura 4 - Fármacos derivados do tiofeno utilizados atualmente...........................................................................21

Figura 5 - Representação das coordenadas internas para as interações de ligações. (r) representa a distancia entre

os átomos, (θ) representa o ângulo, (ϕ) representa o ângulo diedro, e (ψ) representa a correção do ângulo

diedro.......................................................................................................................................................................26

Figura 6 - Em cinza encontra-se o grupo heme, o composto SB39, e o resíduo CYS470. Em azul encontra-se os

resíduos que fazem ligações de hidrogênio com o composto SB39................................................................ ........32

Figura 7 - A esquerda proteína emergida em esfera de água aproximadamente 145.000 átomos, a direita proteína

emergida em água até 10Å de distancia da proteína, aproximadamente 27.000............................................33

Figura 8 - Distância mais estabilizada encontrada através de dinâmica molecular foi de 2,62Å..........................33

Figura 9 - Distância mínima encontrada através de dinâmica molecular para o SB39-HEME foi de 2,32Å........34

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LISTA DE TABELAS

Tabela 1 - Inibidores da biossíntese de esteróis e classificação química dos antifúngicos....................................17

Tabela 2 - Distância entre o átomo de ferro do grupamento heme das 14alpha-desmetilase e o atómo de

nitrogênio do inibidores depositadas no PDB.........................................................................................................35

Tabela 3 - Ligações de hidrogênio realizadas pelos ligantes.................................................................................37

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LISTA DE GRAFICOS

Gráfico 1 - Comprimento de ligação para os compostos sb39 e clotrimazol (bond) versus os quadros de

simulações de dinâmica molecular (frame)..................................................................................... .......................35

Gráfico 2 - RMSD da simulação de dinâmica molecular para o sistema proteína ligante....................................36

Gráfico 3 - RMSD da simulação dos resíduos encontrados a 4Å de distancia dos ligantes................................ .36

Gráfico 4 - SMD da simulação da dinâmica molecular do lanosterol, sb39 e clotrimazol....................................37

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LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS

NAMD - (Not Another Molecular Dynamics)

VMD - (Visual Molecular Dynamics)

14α-DM - 14α-desmetilase

DM – Dinâmica Molecular

MM – Modelagem Molecular

RMSD - (Root Mean Square Deviation)

CLA (Cutting Line for Analysis)

SMD - (simulação de direcional molecular)

DFN – Distância Ferro-Nitrogênio

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SUMÁRIO

1. INTRODUÇÃO ........................................................................................................................... 14

1.1. FUNGOS ................................................................................................................................... 14

1.2. ANTIFÚNGICOS UTILIZADOS NA AGRICULTURA .......................................................... 15

1.3. 14α-DESMETILASE................................................................................................................. 17

1.4. DERIVADOS TIOFÊNICOS .................................................................................................... 20

2. MODELAGEM MOLECULAR ................................................................................................. 22

2.1. O MÉTODO DE DOCKING ..................................................................................................... 22

2.2. DINÂMICA MOLECULAR ..................................................................................................... 24

3. OBJETIVO .................................................................................................................................. 28

3.1. GERAL ...................................................................................................................................... 28

3.2. ESPECÍFICOS ........................................................................................................................... 28

4. MATERIAIS E MÉTODOS ....................................................................................................... 29

5. RESULTADOS E DISCUSSÕES ............................................................................................... 31

6. CONCLUSÕES ............................................................................................................................ 38

7. REFERÊNCIAS ........................................................................................................................... 39

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1. INTRODUÇÃO

A humanidade vem observando o impacto da decomposição de alimentos ocasionado

por fungos parasitas desde quando a agricultura se torna um meio de obtenção de alimentos

continua. A história está repleta de exemplos da devastação causada através de fungos

aproveitadores, como: a grande perda de produção de uvas na França todos os anos

(GESSLER, 2011) a grande fome que causou um êxodo em massa da população na Irlanda

em 1845 (JAMES, 2005), ou a redução de 50% da produção de cacau no sul da Bahia

(PACHECO, 2009). Desta maneira, a caracterização e identificação de fungos parasitas em

alimentos são essenciais para o controle de contaminação destes agentes patogênicos, pois a

intenção é assegurar a qualidade e segurança dos alimentos, reduzindo as perdas econômicas,

assim como os riscos à saúde humana e animal.

As doenças ocasionadas pelos fungos em plantações destroem anualmente cerca de

125 milhões de toneladas das principais fontes de alimento mundial onde as mais afetadas são

o arroz, o milho, o trigo, a batata e a soja (MATTHEW, 2012). Sem todo esse estrago

provocado por fungos parasitas daria para alimentar mais de 600 milhões de pessoas, mais

que suficiente para erradicar a fome na África e na Índia, segundo a organização das Nações

Unidas para Alimentação e Agricultura (FAO, 2011).

Dentre os principais fungos oportunistas em alimentos destacam-se os gêneros

Aspergillus, Fusarium, Penicillium, Alternaria e Myrothecium, possuindo uma grande

eficácia em produzir micotoxinas que contaminam desde os grãos no campo, durante a

colheita, transporte e armazenagem (BATISTA; FREITAS, 2000). Essas doenças fúngicas

representam uma perda de aproximadamente 60 bilhões de dólares por ano somente para as

produções de arroz, trigo e milho. Devido à alta capacidade de sobrevivência quando fora de

seu hospedeiro e sendo altamente resistente a ambientes hostis permite aos fungos uma

propagação em grande escala, tornando-os uma ameaça crescente para a segurança alimentar.

(MAZOYER; ROUDART, 2010)

1.1. FUNGOS

Os fungos podem ser encontrados de forma abrangente em qualquer ecossistema

situados na natureza, seja nas mais vastas florestas ou no mais profundo dos oceanos. Durante

a metade do século XVIII, o médico e botânico sueco, Carolus Linnaeus, classificou os

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organismos vivos em dois reinos, Plantae e Animalia. Esta divisão simples dos seres vivos

parecia tão óbvia e bem definida para organismos macroscópicos que o problema causado

pelos fungos, os quais não pareciam encaixar bem nas plantas, era facilmente esquecido

(PELCZAR; CHAN; KRIEG, 2004). Linnaeus acreditava que os fungos faziam parte do

Reino Plantae devido a sua estrutura semelhante a das plantas e seu modo de vida sem

movimento. Os fungos foram classificados como plantas “degeneradas”, pois especulava-se

que eram frutos da derivação de plantas que haviam perdido a clorofila e a capacidade de

realizar fotossíntese. (TERÇARIOLI; PALEARI; BAGAGLI, 2010).

Este sistema de

classificação deixou de ser satisfatório, devido a desconfortante classificação dos fungos e a

descoberta de novos organismos com combinações fisiológicas pertencentes aos dois grupos

daquela época, ficou claro que a taxonomia atual não podia ser facilmente aplicada a este

nível. Ernst Haeckel em 1866 direcionou os fungos e estes seres cuja classificação era

indefinida ou pouco objetiva em um terceiro reino chamado de Protista (CAVALIER, 2005).

Pouco a pouco a descrição da morfologia de fungos foi se tornando mais elaborada, os

micologistas tendo passado da lupa de mão para equipamentos óticos mais sofisticados

conseguiram analisar de forma mais abrangente o comportamento biológico desses seres. A

partir da sua extraordinária diversidade e suas características peculiares que em 1969 Um

botânico americano, Robert H. Whittaker separou os fungos em um reino totalmente

independente chamado de Fungi, onde atualmente, são conhecidos mais de setenta mil

espécies de fungos e estima-se que a maioria desses seres ainda não foram descobertos.

(ROCHA, 2015)

1.2. ANTIFÚNGICOS UTILIZADOS NA AGRICULTURA

A utilização de compostos químicos no tratamento e prevenção de diferentes cultivos

na agricultura tem a capacidade de diminuir, significativamente, a proliferação de diferentes

microrganismos que contaminam plantações. Quando comparada a produção agrícola frente

ao uso de agroquímicos, a utilização destes compostos tem mostrado resultados superiores em

qualidade e produtividade em contrapartida às plantações sem defensores agrícolas

(MAZOYER; ROUDART, 2010).

Os compostos com ação antifúngica vêm sendo utilizados a um longo tempo para

proteção de produções agrícolas, sendo prioritariamente utilizado na proteção de sementes e

cereais. A partir da década de 90 em que a quantidade e variedade de agroquímicos atingiram

algum grau de estabilidade e maturidade. O estudo de novos compostos antifúngicos vem

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sendo desenvolvidos visando diminuir cada vez mais a quantidade de fungicidas depositados

no ambiente com a ambição de tornar essa pratica mais segura com o passar do tempo

(PACHECO, 2009).

A maioria dos antifúngicos atualmente envolve a inibição da produção de esteroides

que exercem funções essenciais na estrutura da célula, não só nos fungos, mas em todos os

seres que possuem carioteca, tendo a finalidade de prover a integridade estrutural mantendo a

regulação da fluidez, permeabilidade e assimetria da membrana .

Os esteroides mais importantes encontrados nos cinco reinos classificatórios dos seres

vivos diferem de forma significativa (figura 1). A partir do esqualeno, as rotas biossintéticas

divergem entre os reinos, produzindo esteroides específicos. Nos Fungos, o esteroide

essencial sintetizado pelo organismo para manutenção da membrana celular é o ergosterol,

Nas plantas o principal esteroide encontrado é o sitosterol e nos animais é encontrado o

colesterol (BENVENISTE, 2004).

Figura 1 - Biossíntese simplificada da produção de esteroides essenciais à estrutura membranosa das células aos

seres vivos.

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Fonte: Brown (1998)

Devido ao fato dos esteróis serem essenciais para a viabilidade e proliferação de

determinadas espécies, a inibição dessa via Biosintética foi bastante explorada para a

descoberta de inibidores em potencial. Existem quatro vias de inibição metabólicas

conhecidas para o ergosterol, dentre elas a mais importante atualmente é a inibição da

desmetilação de esteróis, devido ao alto grau de seletividade das enzimas produtoras de

esteróis diminuindo a toxidade em outros seres que não produzem o ergosterol (URBINA,

1997).

A grande maioria dos fármacos antifúngicos que atuam sobre a membrana plasmática

do fungo, são conhecidos como azóis, compostos sintéticos heterocíclicos divididos em

imidazóis e triazóis, cuja diferença nos grupos é referente ao número de nitrogênios

encontrado em sua estrutura acarretando diferentes afinidades de ligação no sítio ativo da

enzima (MOREIRA, 2010). No total, existem mais de 20 tipos de compostos azóis. (tabela 1)

Tabela 1 - Inibidores da biossíntese de esteróis e classificação química dos antifúngicos.

grupo

químico

estrutura química antifúngicos comercializados

Imidazóis

cetoconazol, miconazol, oxpoconazol, pefurazoato

proclorar, triflumizol, clotrimazol.

Triazóis

azaconazol, bitertazol, bromuconazol, ciproconazol,

difenoconazol, diniconazol, epoxiconazol,

etaconazol, fenbuconazol, fluquinconazol, fluzilazol,

flutriafol, hexaconazol, imibenconazol, ipconazol,

metconazol, miclobutanil, penconazol, propiconazol,

protioconazol, simeconazol, tebuconazol,

tetraconazol, triadimefon, triadimenol, triticonazol.

Fonte: adaptado de FRAC (2007).

1.3. 14α -DESMETILASE

A principal enzima inibida através da ação de antifúngicos azóis é a lanosterol 14α-

desmetilase, uma enzima microssômica do citocromo P-450 pertencente à família (CYP51),

que está diretamente envolvida na conversão do lanasterol. Encontrada em diversos seres

vivos, a P450 possuem uma certa semelhança na estrutura do seu interior hidrofóbico, mas

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cada isoforma apresenta substratos específicos e mecanismos únicos de reconhecimento

(DANIELSON, 2002). O citocromo recebe este nome devido ao seu conjunto de proteínas

terem uma faixa de absorção espectral com pico em 450 nm, conferindo este nome específico

para o sistema enzimático (PACHECO, 2009). A P450 executa um papel importante no

metabolismo de substâncias orgânicas e na biossíntese de importantes esteroides, lipídios, e

vitaminas. Este conjunto de hemoproteinas está presentes em diversos organismos como:

bactérias, fungos, insetos, peixes, plantas e mamíferos. Atualmente o principal foco de estudo

para estas enzimas está direcionado para o mecanismo da produção de ergosterol devido ao

papel essencial que desempenha na mediação da permeabilidade da membrana celular

fúngica. Esta proteína catalisa em seu sítio ativo a remoção do grupo C-14-metil-α

do lanosterol. (FRANÇA. 2014).Este passo de desmetilação é considerado como o ponto

inicial na transformação de lanosterol ao ergosterol.

O sítio ativo é representado pelo grupo prostético heme, compreendido por uma

complexa estrutura orgânica em anel ligada a um átomo de ferro no estado ferroso (Fe2+

). Este

átomo de ferro tem seis ligações de coordenação, quatro dessas ligações são feitas com os

átomos de nitrogênio do anel pirrólico e duas perpendiculares a estrutura prostética

(PACHECO, 2009). Uma das ligações perpendiculares liga o grupo heme ao grupo tiol da

cisteína (CYS470) amarrando o grupo heme e a proteína pelo átomo de ferro, e a ultima

ligação perpendicular feita pelo metal do grupo heme faz uma ligação de forma reversível

com o oxigênio.(Figura 2).

Figura 2 - A imagem a esquerda encontra-se a protoporfirina, a estrutura retrata os átomos em cinza (carbono),

vermelho (oxigênio), azul (nitrogênio), rosa (ferro). A imagem a direita, expressa o oxigênio ligado a

hemeproteína.

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19

Fonte: elaborado pelo autor.

A catálise efetuada pela enzima 14α-DM na desmetilação do lanosterol ocorre em três

passos, em cada passo é necessário uma molécula de oxigênio e uma de NADPH. Durante os

primeiros dois passos ocorre uma típica monoxigenação no grupamento 14α-metil, onde um

átomo de oxigênio será incorporado ao lanosterol e o outro átomo será reduzido à água,

resultando assim, a conversão do esterol em carboxialcool no primeiro passo, e

carboxialdeido no segundo passo. No ultimo passo, o grupo 14α-metil é extraído na forma de

acido fórmico, e a sua saída causa uma dupla ligação na estrutura do produto desmetilado.

(AOYAMA, 2005)

Figura 3 - Mecanismo da desmetilação do carbono 14α.

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20

Fonte: Department of Bioinformatics, Faculty of Engineering, Bioscience.

Outras moléculas que também podem fazer interações com o atómo de ferro de

grupamentos heme são as de dióxido de carbono, iões cianeto, oxido nítrico e monóxido de

carbono. A afinidade entre a macromolécula e estes compostos são cerca de 600 vezes maior

do que pelo oxigênio, exeto o CO2 que a afinidade de ligação com o grupo heme é similar ao

do O2. Quando estes compostos são inseridos em grandes quantidades em organismos vivos

ocorre em envenenamento e asfixia destes seres, devido ao declínio do transporte de oxigênio

por via de hemeproteinas. Os compostos citados acabam ligando-se irreversivelmente a

estrutura do grupamento heme causando a inatividade da proteína dentro da estrutura celular

(LEVES, 2006).

Partindo deste conceito, a síntese de novas substâncias bioativas baseadas nestas

moléculas torna-se bastante promissor para criação de compostos inovadores que afetem

organismos parasitas.

1.4. DERIVADOS TIOFÊNICOS

Mesmo com a grande hegemonia expressiva direcionada ao estudo de grupos azólicos

como antifúngicos inibidores da enzima 14α-demethylase, há uma procura por novos

compostos inibidores que possam ser mais eficientes, seguros, que reduzam os efeitos

colaterais e sejam mais específicos no alvo do tratamento fúngico. Nesse contexto, a química

medicinal, através dos planejamentos e modificações moleculares tem contribuído para a

maior parte das novas descobertas através da sintetização medicinal de compostos

antifúngicos.

A estrutura do anel tiofênico tornou-se atrativa para química medicinal a partir do

momento em que várias atividades biológicas foram reconhecidas a esta classe de compostos,

pois apresenta grande potencial para inibir o crescimento de microrganismos. De acordo com

a literatura, os derivados destes compostos apresentam atividades biológicas como: anti-

hipertensivo, antibiótico, antipisicótico, antinflamatório, analgésico, tratamento para

osteoporose, antiviral e especialmente antifúngicas (PINTO, 2008).

O tiofeno consiste em um heterocíclico aromático pentagonal, onde um carbono é

substituído por um átomo de enxofre e um par de ligações duplas. O tiofeno é considerado

aromático, embora os cálculos teóricos sugiram que o grau de aromaticidade seja menor do

que a de benzeno (SOLOMONS, FRYHLE. 2005). Uma das características fundamentais da

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molécula de tiofeno é a possibilidade de sofrer modificações estruturais em todos os carbonos

(posições 2, 3, 4 e 5) da molécula enquanto o átomo de enxofre resiste a alquilação e à

oxidação. Portanto, a oxidação de um anel de tiofeno possui uma gama de opções reacionais

para o processo de sintetização de seus derivados fazendo com que estes compostos

desempenhem um papel crucial na ativação metabólica de várias drogas (SOUZA, 2011).

Figura 4 - Fármacos derivados do tiofeno utilizados atualmente.

Fonte: adaptado de OLIVEIRA, T. B. (2010).

Estes derivados possuem uma propriedade incomum quando comparado a outros

compostos com atividades farmacológicas devido a sua toxicidade seletiva; ou seja, eles têm a

capacidade de ferir ou matar um microrganismo invasor, reduzindo ou inibindo, os efeitos

colaterais reproduzidos no hospedeiro (PINTO, 2008).

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2. MODELAGEM MOLECULAR

A disponibilidade de programas computacionais no âmbito de simulação gráfica vem

alcançando um avanço extraordinário na área de ciências biológicas com relação a grande

demanda de pesquisas em níveis micromoleculares. Atualmente existe uma grande variedade

de sistemas biológicos determinados e disponibilizados através da internet, facilitando a

descoberta de novos inibidores importantes e gerando a descoberta de novas moléculas

bioativas. Os softwares disponibilizam ferramentas fundamentais para analise dessas

substancias conquistando informações da atividade biológica de uma forma rápida e precisa

através da analise de propriedades físico-quimicas do sistema biológico estudado. Com um

conhecimento computacional amplo pode-se simular a atividade dinâmica, desde uma

pequena molécula de água até sistemas mais complexos como uma molécula de DNA ou até

mesmo uma membrana de uma célula. Mas, ainda existe uma grande dificuldade de obtenção

destes programas devido ao custo elevado para sua aquisição forçando os pesquisadores a

utilizar programas com um número de funções limitas.

2.1. O MÉTODO DE DOCKING

Os primeiros algoritmos de docking começaram a ser desenvolvidos por Kuntz no

início da década de 80, hoje em dia possui papel fundamental em pesquisas de

desenvolvimento sintético de fármacos. O aperfeiçoamento dos algoritmos utilizados em

docking segue de forma contínua, constituindo uma área de pesquisa computacional ativa

(MAGALHÃES. 2006).

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23

O docking estima a orientação preferencial de uma pequena molécula, em relação a

uma proteína visando uma conformação otimizada ao formar um complexo estável de modo

que a energia livre do sitema seja minimizada.

Os primeiros programas desenvolvidos com algoritmos de docking tratavam tanto o

receptor quanto o ligante como moléculas rígidas, considerando apenas os graus de liberdade

translacionais e rotacionais da molécula lingante (docking rígido). Estes algoritmos estavam

muito longe de representar a real forma de ligação entre ligante e receptor, mas ainda são

utilizados atualmente na triagem (screening) de grandes bibliotecas de ligantes para a

identificação de compostos bioativos devido ao fator de serem extremamente rápidos nas

análises (LENGAUER, RAREY. 1996).

Através do desenvolvimento incessante de novos programas computacionais, foram

desenvolvidos novos algoritmos que além de considerar os graus de liberdade translacionais e

rotacionais puderam ser incrementadas a flexibilidade do ligante (docking flexível). Desta

forma, o docking flexível conseguiu aproximar qualitativamente o sistema receptor-ligante

quando comparado ao docking rígido, mas leva um período de tempo maior para executar à

análise (TEAGUE, 2003).

Nas duas classes de algoritmos mencionados, a estrutura da proteína é considerada

como rígida, devido ao grande numero de átomos existentes na estrutura, pois se fosse

utilizado algoritmos flexíveis levaria um tempo indeterminado para realizar os cálculos

relativos ao docking. Durante o reconhecimento molecular dentro do sistema, o ligante sofre

mudanças conformacionais alterando sua forma para poder se adequar ao receptor,

procurando assim, um mínimo de energia (EID. 2013).

As conformações flexíveis para o ligante podem ser expressas através da equação 1,

onde considera a função potencial de ligação (1), a função potencial do ângulo (2), energia de

rotação de diedros (3), energia de interação eletrostática (4), interação de Van der Waals (5)

(SHIVAKUMAR, 2010).

[1]

Para o complexo, uma outra equação é regida para as interações entre ligante (flexível)

e proteína (rígido), a equação 2 analisa as interações geradas entre proteína e ligante,

procurando assim, o complexo de menor energia. As interações descritas abaixo calculam as

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24

interações do sistema correspondentes à interação de van der Waals (Wvdw), ligações de

hidrogênio (Whbond) e interações eletrostáticas (Welec) (SHIVAKUMAR, 2010).

(2)

O software (Glide) utilizado para o docking deste trabalho foi desenvolvido pela

empresa americana Schrödinger, esta empresa desenvolve softwares para auxiliar a descoberta

de novos fármacos na indústria farmacêutica, biotecnologia e pesquisas acadêmicas. A

empresa oferece produtos que vão desde programas simples de visualização molecular até um

conjunto completo de modelagem molecular e desenho de compostos, incluindo um dos

melhores algoritmos de docking da atualidade. Ele também fornece produtos para análise e

investigação, incluindo modelagem e simulações de pequenas moléculas, modelagem de

sistemas macromoleculares e visualizações em 2D e 3D (FRIESNER, 2010).

Maestro é a interface unificada para todos os programas de

Schrödinger. Impressionantes capacidades de renderização, uma grande seleção de

ferramentas de análise, e um design de fácil utilização se combinam para tornar Maestro um

ambiente de modelagem versátil para todos os pesquisadores. A Schrödinger disponibiliza a

plataforma Maestro gratuitamente, por um tempo determinado e com todas as funções do

programa, para fins de pesquisa acadêmica.

2.2. DINÂMICA MOLECULAR

A simulação através de dinâmica molecular é uma das melhores técnicas

computacionais para analise de comportamento de sistemas biológicos macromoleculares. As

simulações de DM, juntamente com docking, têm contribuído de forma extremamente

significativa para o desenvolvimento racional de fármacos, enquanto o docking procura

determinar a conformação real de um ligante com o receptor, a simulação computacional

procura o equilíbrio dinâmico entre a macromolécula e o ligante. Enquanto o docking

considera o receptor sendo uma molécula rígida, a dinâmica molecular considera o sistema

(proteina-ligante) como flexível (LEACH, 2001).

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25

O fundamento das simulações computacionais parte dos princípios da Mecânica

Molecular onde as moléculas são tratadas como uma porção de átomos unidos por forças

harmônicas e elásticas (forças newtonianas). A dinâmica molecular submete esse sistema a

uma sequencia de variáveis estatísticas, a qual tem a função de registrar a variação de

propriedades macroscópicas (pressão, energia interna, volume, temperatura, entropia, etc) a

partir do comportamento do sistema no âmbito microscópico (GUNSTEREN, 1990).

O comportamento microscópico dos sistemas biomoleculares depende de parâmetros

para serem comparados com sistemas reais, surgindo o desenvolvimento de campos de forças

de maneira independente e com todos os conjuntos de parâmetros específicos para gerar

simulações comparadas ao ambiente molecular. A escolha do campo de força depende, em

grande parte, do sistema a ser estudado e das propriedades que serão investigadas. No caso de

sistemas biomoleculares, os campos de força mais utilizados são CHARMM, GROMACS, X-

PLOR, AMBER, OPLS, CVFF, entre outros (RAPPE, 2012).

A confiabilidade dos resultados é baseada na elaboração de um campo de força com

parâmetros bem definidos. No caso do algoritmo de simulação computacional NAMD é

utilizado à linguagem de parâmetros CHARMM, considerado como um dos melhores

parâmetros para simulações de sistemas macromoleculares.

Partindo do argumento de que as moléculas interagem entre si, o calculo das trajetórias

atômicas são baseados nas forças intermoleculares. Para descrever o movimento gerado

através dessas forças resultantes pode ser interpretado basicamente pela segunda lei de

Newton obtendo assim a velocidade e a posição de cada partícula que compõe o sistema em

cada instante da simulação (HUMPHREY, 1996) O potencial de interação entre as partículas

que compõe o sistema é calculado com base em parâmetros tabelados para cada uma delas e

então calcula-se a força resultante sobre cada partícula através do gradiente do potencial,

Onde (Fi) é a força resultante sobre a partícula (i) e o potencial (Ui) é a soma de todas as

interações de pares entre a partícula (i) e as demais partículas do sistema (equação 3)

(MACKERELL. 2004).

(3)

O potencial total (Ui) está relacionado com a energia de estiramento de ligações,

deformações angulares, rotação de diedros e interações não-ligantes para cada partícula (i)

(equação 4).

Page 26: MODELAGEM MOLECULAR NA DETERMINAÇÃO DO MECANISMO DE INTERAÇÃO DE DERIVADOS TIOFÊNICOS NA INIBIÇÃO DA SÍNTESE DO ERGOSTEROL

26

(4)

Cada potencial parcial é determinado por equações independentes, a representação

destas equações é expressa na figura:

Figura 5 - Representação das coordenadas internas para as interações de ligações. (r) representa a distancia entre

os átomos, (θ) representa o ângulo, (ϕ) representa o ângulo diedro, e (ψ) representa a correção do ângulo diedro.

Fonte: University of Illinóis, MacKerell, A. D. J. (2004)

O potencial de ligação (equação 5), corresponde a energia gerada pela ligação entre

dois átomos onde são tratados como osciladores harmônicos, onde kb é considerado como a

constante de mola, b é a distancia final e b0 é a distancia inicial.

U (bond) = Kb (b - b0) 2 (5)

O potencial angular (equação 6), corresponde a energia gerada pelo ângulo formado

entre três átomos ligados por ligações covalentes, onde Kθ é a constante de mola, θ é o ângulo

final e θ0 é o ângulo inicial.

U(angle) = Kθ (θ – θ0) 2 (6)

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27

O potencial de diedros (equação 7), corresponde a torção de ligações entre quatro

átomos ligados simultaneamente, onde Kχ é a constante de mola e χ é o ângulo entre o plano

que contém os três primeiros átomos no diedro e o plano que contém os três últimos.

U(diedro) = Kχ (1 + cos(nχ - δ)) (7)

O potencial de impróprios (equação 8), utilizado para limitar as deformações entre um

átomo e três átomos ligados a ele. O kψ é a constante de mola e ψ é o ângulo entre o plano que

contém os três primeiros átomos e o plano que contém os três últimos.

U(impróprio) = kψ (ψ – ψ0) 2

(8)

O potencial de interações (equação 9), são expressas pelo clássico potencial de

Lennard Jones onde serve como base para os parâmetros das forças de van der Waals. O εij é a

profundidade do potencial entre a barreira atrativa e a repulsiva, e o rij é a distância finita na

qual o potencial interpartícula é zero.

U(interações) = εij [(Rminij/rij)12

-2(Rminij/rij)6] (9)

Page 28: MODELAGEM MOLECULAR NA DETERMINAÇÃO DO MECANISMO DE INTERAÇÃO DE DERIVADOS TIOFÊNICOS NA INIBIÇÃO DA SÍNTESE DO ERGOSTEROL

28

3. OBJETIVO

3.1. GERAL

Efetuar estudos computacionais no composto sb39, no antifúngico clotrimazol

e no esteroide lanosterol, para o aprofundamento teórico do mecanismo de interação

do candidato a inibidor da proteína 14alfa-desmetilase.

3.2. ESPECÍFICOS

a) Realizar a dockagem do composto sb39 e clotrimazol, e assim poder

selecionar a melhor conformação das moléculas no sistema proteína-ligante. O

programa a ser utilizado é o (Glide) localizado dentro da plataforma Maestro.

b) Desenvolver os arquivos de topologia e parâmetros para o sb39, o

clotrimazol e lanosterol. Arquivos necessários para simular um ambiente real em

âmbito computacional.

c) Executar o algoritmo de dinâmica molecular a fim de determinar a forma de

ligação entre os compostos citados e a proteína. Simular a movimentação destes

compostos pela superfície de entrada da proteína, deslocando-o até o sítio de ligação

onde se encontra o grupo heme.

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29

4. MATERIAIS E MÉTODOS

A proteina utilizada no docking deste trabalho foi a 14alfa-desmetilase encontrada no

banco de dados de estruturas cristalográficas online (Protein Data Bank - PDB), no site é

identificada pelo código 4LXJ. O método de obtenção desta proteina foi a cristalografia de

raio-X possuindo uma resolução de 1.90Å, esta molécula é encontrada no pdb complexada

com uma molécula de oxigênio e uma molécula de lanosterol.

A estrutura sb39 foi obtida através de cristalografia de raio-X enquanto a estrutura do

clotrimazol foi desenhada no programa ChemDraw Ultra 12.0 e a estrutura tridimensional foi

otimizada no programa Chem3D Pro 12.0 e salva no formato PDB.

A proteína passou por um processo de preparação antes do docking onde é retirado a

molécula de lanosterol e oxigênio, desocupando o sitio de ligação para que fosse calculado o

mínimo de energia entre proteína-clotrimazol e proteína-sb39.

A plataforma Maestro foi utilizada para preparar e analisar as simulações

computacionais, adicionando hidrogênios polares necessários para o calculo de potenciais

entre inibidor e molécula alvo, e identificar as ligações rotacionáveis do ligante.

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30

A partir deste ponto, foi observado atentamente onde o ligante estabeleceu melhor

contato com a macromolécula e posteriormente gerado os mapas tridimensionais de interação

entre macromolécula e inibidor.

As localizações de melhor acomodação dos ligantes foram utilizadas como ponto de

partida para a minimização de energia e as simulações computacionais.

No próximo passo é gerado o arquivo de topologia dos ligantes através das

coordenadas obtidas pelo docking, sendo de fundamental importância para gerar a estrutura do

sistema biológico (arquivo PSF), coordenação dos hidrogênios e distribuição das cargas

parciais atômicas na macromolécula.

Depois da criação do arquivo PSF, será gerado o arquivo de parâmetros para

simulação computacional, onde será utilizado um servidor online de criação de parâmetros

(PRODRG) e depois adapta-lo para ser utilizado através do NAMD.

No programa VMD, os complexos clotrimazol-proteína, lanosterol-proteína e sb39-

proteína foram mergidos em água (solvatação) com uma distancia de 50Å da superfície da

proteína para garantir a estabilidade dos sistemas macromoleculares em questão.

Posteriormente foi executado uma função de cuttof (exclusão de átomos de água a 10Å da

proteína) de 10Å. Este procedimento fará com que o tempo de simulação diminua

drasticamente sem interferir nas propriedades do sistema, pois com a função Cutting Line for

Analysis (Linha de Corte Para analise) os sistemas em questão passaram de 145.000 átomos

para em torno de 27.000 átomos.

Para a minimização de energia do sistema foi utilizado a plataforma VMD sendo a

intermediadora das simulações computacionais de dinâmica, em que o algoritmo NAMD é

utilizado para calcular os parâmetros contidos no sistema proteína-ligante. A simulação de

preparação foi executada em 500 passos com o tempo de 50ps (picosegundos), a fim de

promover a estabilização do sistema com a água adicionada através da solvatação. A

simulação de minimização foi executada em 5ns (nanosegundos) estabilizando as interações

de van de Waals e eletrostática do sistema.

Depois do sistema estabilizado é possível calcular o RMSD (Root Mean Square

Deviation) da simulação, que serve para medir o grau de estabilidade do sistema frente a sua

condição inicial.

Para finalizar, utiliza-se o sistema de direcionais SMD para simular a entrada dos

compostos na proteína e analisa o RMSD da direcional para ver qual estrutura tem um maior

grau de afinidade com o canal da proteína até a chegada do sitio ativo.

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31

5. RESULTADOS E DISCUSSÕES

As analises de acoplamento molecular (doking) realizadas têm por objetivo

compreender o modo de interação de 2 compostos frente ao sitio ativo da enzima lanosterol

14alfa-desmetilase.

Através da realização do docking frente à proteína 14alfa-desmetilase para os

compostos clotrimazol e sb39 as conformações estavam localizadas no sítio ativo da proteína

e foi verificado que o grupamento azólico do clotrimatozol e a nitrila do composto sb39 têm a

direção voltada para o átomo de ferro do grupo heme.

Considerando a melhor conformação encontrada para o composto sb39, foi observada

uma distancia de 3.68Å entre a nitrila e o átomo de ferro através do docking e possíveis

ligações de hidrogênio entre os resíduos GLY310, MET509, SER382, PHE384 e o ligante. O

limite máximo estabelecido para as interações foi fixado em 2,0 Å e o máximo em 3,0 Å.

Figura 6 - Em cinza encontra-se o grupo heme, o composto SB39, e o resíduo CYS470. Em azul encontra-se os

resíduos que fazem ligações de hidrogênio com o composto SB39.

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32

Fonte: elaborado pelo autor.

Considerando a melhor conformação encontrada para o clotrimazol, foi observada

uma distancia de 3.55Å entre o nitrogênio reativo do grupo azólico com o átomo de ferro e

possíveis ligações de hidrogênio entre os resíduos GLY310, TYR140 com o clotrimazol.

Figura 6 - em cinza encontra-se o grupo heme, o clotrimazol, e o resíduo CYS470. Em azul encontra-se os

resíduos que fazem ligações de hidrogênio com o clotrimazol.

Page 33: MODELAGEM MOLECULAR NA DETERMINAÇÃO DO MECANISMO DE INTERAÇÃO DE DERIVADOS TIOFÊNICOS NA INIBIÇÃO DA SÍNTESE DO ERGOSTEROL

33

Fonte: elaborado pelo autor

As ligações de hidrogênio entre o receptor e o inibidor foram tidas como indicativos

para estabilização do complexo, por serem importantes interações não-covalentes existentes

nos sistemas biológicos, sendo responsáveis pela estabilidade das conformações bioativas.

Com a aplicação do docking, os sistemas biomoleculares entre proteína-clotrimazol,

proteína-sb39 e proteína-lanosterol (encotrado em complexo com a estrutura 4LXJ

diretamente do PDB), foram submetidas à solvatação em uma esfera de água de 50Å de

diâmetro para incorporar todo o sistema sem que nenhuma parte da proteína fique fora do

ambiente aquoso.

Para reduzir drasticamente o tempo de simulação e estabelecer um parâmetro de

analise satisfatório para o sistema, foi utilizado um artificio chamado de CLA (Cutting Line

for Analysis) excluindo átomos de água a uma distancia de 10Å da proteína.

Figura 7 - A esquerda proteína emergida em esfera de água aproximadamente 145.000 átomos, a direita proteína

emergida em água até 10Å de distancia da proteína, aproximadamente 27.000.

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34

Fonte: Elaborada pelo autor.

Com base nas simulações de dinâmica molecular para os três sistemas moleculares

podê-se perceber uma variação de conformações no sitio ativo da proteína evidenciando uma

acomodação da estrutura macromolecular com os ligantes descritos, isto acontece devido ao

fato da dinâmica molecular considerar a proteína alvo como uma estrutura flexível.

Nas acomodações, ocorreram diversas alterações no sítio de ligação para estabilizar os

compostos submetidos ao docking com isso, modificou-se o comprimento de ligação do

nitrogênio reativo dos compostos frente ao ferro do grupo heme.

Figura 8 - Distância mais estabilizada encontrada através de dinâmica molecular foi de 2,62Å.

Fonte: elaborado pelo autor

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35

Após a estabilização do sistema clotrimazol-proteína, as variações do comprimento de

ligação entre o ferro e o nitrogênio estão entre 2,60Å a 2,66Å. A posição mais estável

encontrada para o sistema encontrou uma distancia de 2,62Å.

Figura 9 - Distância mínima encontrada através de dinâmica molecular para o SB39-HEME foi de 2,32Å.

Fonte: elaborado pelo autor

No sistema SB39-proteína as variações do comprimento de ligação entre o nitrogênio

do ligante com o ferro do grupo heme estão compreendidas entre 2,29Å a 2,34Å. A

conformação mais estável verificada através da estabilização admite um valor de 2,32Å para a

estrutura do sistema.

Nos dois sistemas analizados, o sitio de ligação da hemeproteina sofre deformações

para acomodar de forma mais satisfatória os ligantes em seu interior, otimizando assim, os

dados obtidos através do docking. Após as analises observa-se um comprimento de ligação

menor para o composto sb39 do que para o clotrimazol.

A estabilização desta ligação ferro-nitrogênio é típica para compostos azóis o que já

era esperado para o clotrimazol, no entanto, para o nitrogênio do sb39 verifica-se uma

relevante afinidade pelo ferro do grupo heme de acordo com a dinâmica molecular.

De acordo com os comprimentos de ligações definidos na literatura, os compostos

sb39 e clotrimazol estão dentro da zona aceitável Para realizar uma ligação coordenada com o

átomo de ferro do grupo heme. Visto que o comprimento de ligação do sb39 está próximo do

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36

comprimento de ligação do fluconazol, um dos melhores inibidores da ação da 14alpha-

desmetilase. (Tabela 2).

Tabela 2 - Distância entre o átomo de ferro do grupamento heme das 14alpha-desmetilase e o atómo de

nitrogênio do inibidores depositadas no PDB.

Estrutura

PDB DFN* Inibidores

2W0B 2.11 3-{[(4-metilfenil)sulfonil]amino} propil piridina-4-ilcarbamato

2W0A 2.17 n-[(1s)-2-metil-1-(piridina-4-ilcarbamoil)propil]ciclohexanecarboxamida

2W09 2.19 Cis-4-metil-n-[(1s)-3-(metilsulfanil)-1-(piridina-4-ilcarbamoil)propil] nocarboxamida

1EA1 2.34 Fluconazol

1E9X 2.40 fenillimidazol

2CIB 2.48 (2s)-2-[(2,1,3-benzotiadiazol-4-ilsulfonil)amino]-2-fenil-n-piridina-4-ilacetamida

2CI0 2.68 (2r)-2-fenil-n-piridina-4-ilbutanamida

Fonte: PACHECO, A. G. M. 2009.

DFN*: distancia em angstrom medida entre o átomo de ferro do grupo heme e o nitrogênio do inibidor das

14alpha-desmetilase depositadas no PDB.

De acordo com o gráfico da avaliação do comprimento de ligação dos compostos,

observa-se uma estabilização do comprimento de ligação em aproximadamente 38 frames. A

pequena variação do comprimento de ligação expressa uma interação muito forte entre F-N

que é característica de uma ligação coordenada de acordo com a dinâmica molecular.

Gráfico 1 - Comprimento de ligação para os compostos sb39 e clotrimazol (bond) versus os quadros de

simulações de dinâmica molecular (frame).

Fonte: elaborado pelo autor.

2,00

2,20

2,40

2,60

2,80

3,00

3,20

3,40

3,60

3,80

4,00

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

Bon

d

Frames

ligação Ferro-Nitrogênio

Clotrim…SB39

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37

Através do calculo da oscilação da posição inicial da proteína foi gerado o gráfico

RMSD indicando uma maior variação da posição inicial para o sistema proteína-sb39

estabilizando-se em aproximadamente 1,7nm, para o sistema proteína-clotrimazol a

estabilização ocorre em 1,5nm. Com relação ao tempo, os dois sistemas iniciam o grau de

estabilização em 1,7 ns.

Gráfico 2 - RMSD da simulação de dinâmica molecular para o sistema proteína ligante.

Fonte: elaborado pelo autor.

Foi realizado o rmsd para os resíduos a 4Å de distancia dos ligantes a fim de plotar o

gráfico referente à oscilação do sítio ativo frente aos compostos. Observa-se uma oscilação

maior para o composto sb39 na acomodação do sitio ativo da proteína em relação ao

clotrimazol.

Gráfico 3 - RMSD da simulação dos resíduos encontrados a 4Å de distancia dos ligantes.

Fonte: Elaborado pelo autor.

Page 38: MODELAGEM MOLECULAR NA DETERMINAÇÃO DO MECANISMO DE INTERAÇÃO DE DERIVADOS TIOFÊNICOS NA INIBIÇÃO DA SÍNTESE DO ERGOSTEROL

38

As ligações realizadas pelos ligantes estão expressas na tabela 2. Os critérios

utilizados para observar as ligações de hidrogênio realizadas pela simulação foi que a

distancia entre o os átomos seria de no máximo 3Å e o ângulo entre os átomos maiores que

120°. Com a dinâmica molecular e a modificação do sitio ativo para adaptação dos ligantes no

grupamento heme, é observado uma maiores quantidades de ligações de hidrogênio para o

clotrimazol do que pelo composto sb39, provavelmente devido a melhor acomodação do

clotrimazol no sitio de ligação.

Tabela 3 - Ligações de hidrogênio realizadas pelos ligantes.

Resíduos clotrimazol Sb39

GLY310 96.37% 83.65%

MET313 97.55% -----

TYR140 89.00% -----

LEU380 ------ 95.00%

MET509 98.22% -----

Fonte: Elaborado pelo autor.

Finalizando o estudo computacional, foi realizado uma simulação de direcional

molecular (SMD) para analisar a energia envolvida na entrada dos compostos pelo canal da

proteína até o sitio ativo. Para esta simulação foi utilizado a direcional do lanosterol como

energia de referencia versus os resíduos do canal da proteína para comparar estes parâmetros

de energia com os ligantes utilizados.

Gráfico 4 - SMD da simulação da dinâmica molecular do lanosterol, sb39 e clotrimazol.

Fonte: elaborado pelo autor.

Page 39: MODELAGEM MOLECULAR NA DETERMINAÇÃO DO MECANISMO DE INTERAÇÃO DE DERIVADOS TIOFÊNICOS NA INIBIÇÃO DA SÍNTESE DO ERGOSTEROL

39

6. CONCLUSÃO

A descoberta de novos compostos antifúngicos que possuam ação frente à 14alfa-

desmetilase (CYP51) apresenta-se como um grande desafio na área de pesquisas cientificas.

Devido ao amplo espectro de ação de compostos azólicos aplicado no tratamento de doenças

parasitarias, especialmente, fúngicas.

O estudo de modelagem molecular realizado teve o objetivo de analisar o composto

sb39 em comparação com um antifúngico utilizado atualmente e comparar as interações entre

estes compostos. Com relação às interações, foi verificado uma proximidade interessante

entre a ligação Ferro-Nitrogênio para o composto sb39 estabilizada em 2,32Å, este

comprimento de ligação indica que possivelmente existe uma ligação coordenadas neste

espaço de interação molecular, sendo uma característica importante para inibição da 14alfa-

desmetilase.

Foi analisado o RMSD para os resíduos encontrados no sítio ativo da proteína a 4Å de

distancia dos ligantes durante a estabilização do sistema molecular. Para o clotrimazol, foi

observado uma leve acomodação do ligante frente ao sítio ativo da proteína representado pela

suave variação de localização dos resíduos representados pelo gráfico 3. Para o composto

sb39 estima-se que o sítio ativo teve grandes deformações para acomodação do ligante

ocasionando um alto grau de variação da posição inicial da proteína, desfavorecendo boas

interações no ambiente de ligação.

As ligações de hidrogênio identificadas através de dinâmica molecular indicam uma

quantidade maior de ligações do composto clotrimazol com o sítio ativo da proteína,

acarretando uma melhor acomodação e possivelmente maior estabilização de ligação no sítio.

De acordo com o gráfico de direcionais, foi verificado um aumento de força de

deslocamento mediante cada composto utilizado, o lanosterol foi utilizado como base para os

estudos de direcionais calculados através de dinâmica. O composto sb 39 obteve altas taxas de

força aplicadas ao movimento direcional mostrando-se desfavorável o acesso ao sítio de

ligação. De acordo com os padrões específicos estipulados pelo núcleo de desenvolvimento da

universidade de Illinois, estima que uma força de deslocamento maior que 600 pN não é

favorável a direcional natural de deslocamento sobre canais de proteínas.

Os resultados obtidos estimam que o composto sb39 comparado aos dados do

composto clotrimazol tenha uma maior afinidade com o ferro localizado no centro do grupo

heme, contudo, o composto sb39 demonstra maior dificuldade de deslocamento até a chegada

no sítio de ligação.

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7. REFERÊNCIAS

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