ISBN 978-85-85905-10-1
Área
Bioquímica e Biotecnologia
Autores
Vieira, D.S. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE) ; Ferreira, I.M.L. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE)
Resumo
Proteínas quinases são enzimas que regulam a atividade biológica de outras proteínas fosforilando aminoácidos específicos usando ATP como fonte de fosfato. O conhecimento sobre proteínas quinases está em rápida e contínua expansão e importantes funções em processos biológicos de estado de doença foram determinadas, por exemplo, sua relação direta com crescimento celular anormal, ou câncer. Para potencializar a descoberta de inibidores para as proteínas quinases, abordagens científicas de biologia estrutural e modelagem molecular computacional estão sendo utilizadas. O presente trabalho faz uma abordagem computacional das interações enzima-inibidor utilizando a proteína quinase (caseína quinase II – CK2) e dois inibidores já comercializados como agentes anti-câncer.
Palavras chaves
Proteínas quinases; docking; modelagem molecular
Introdução
Proteínas quinases são enzimas que catalisam a fosforilação de outras proteínas através da transferência de um grupo fosfato de uma molécula de ATP para os resíduos treonina, serina e tirosina. A fosforilação destes resíduos é responsável por estímulos extracelulares e intracelulares, que fornecem um mecanismo altamente eficiente para o controle da atividade de proteínas e crescimento celular [1]. Tem sido demonstrado que as proteínas quinases estão relacionadas com vários tipos de câncer, nos quais foram detectadas, em células cancerígenas, elevadas atividades dessas proteínas. Consequentemente, muitos estudos têm focado na terapia da tradução de sinal a partir do descobrimento de novos inibidores capazes de reduzir a atividade biológica dessas proteínas. Assim, para a descoberta de drogas para as proteínas quinases a utilização de ferramentas computacionais têm sido primordial no processo de desenvolvimento de novos fármacos. Pois o planejamento do fármaco baseado na sua estrutura e ação pode ser uma ferramenta de sucesso através do conhecimento de informações de ordem estrutural do bioreceptor. O presente trabalho se baseia na aplicação da modelagem molecular como ferramenta para entender as interações proteína- inibidor, as propriedades energéticas e estruturais necessárias para o inibidor desempenhar sua função biológica. Foram investigados, por docking molecular, os sistemas formados por uma proteína quinase CK2 e dois ligantes comerciais de atividade conhecida, descritos em MATERIAIS E MÉTODOS.
Material e métodos
O programa AUTODOCK Vina e 4.0 foram empregados para execução dos encaixes proteína-inibidor (docking) com conseqüente cálculo da energia intermolecular. As proteínas quinases CK2 escolhidas foram obtidas no Banco de dados de Proteínas (PDB), código 1JWH e 3C4E. Os inibidores TBB (4,5,6,7-Tetrabromo-2- azabenzimidazole) e DMAT (2-Dimethylamino-4,5,6,7-tetrabromo-1H-benzimidazole) foram construídos usando o programa AVOGADRO e parametrizados pelo programa PRODRG. Simulações de dinâmica molecular com o pacote de programas GROMACS 4.6 foram realizadas para equilibrar os sistemas constituídos de proteína quina, inibidor, molécula de águas SPC e contra-íon.
Resultado e discussão
O docking foi conduzido especificando as regiões já estabelecidas pela
literatura como sítio ativo. O procedimento docking sem orientação de região
leva a resultados equivocados que podem ser mal-interpretados quando na ausência
de dados experimentais suficientes. O encaixe proteína-inibidor apresentou
praticamente a mesma energia, cerca de -12kcal/mol para ambos. A estrutura
obtida do encaixe proteína-inibidor pelo procedimento de docking flexível foi
submetida a uma curta simulação de dinâmica molecular (50ps) em solvente aquoso
explícito (modelo SPC), proporcionando uma equilibração (termalização)
suficiente para minimizar a energia proteína-inibidor para valores em torno de
-2 a -3kcal/mol mais atrativos do que aqueles gerados pelo docking flexível.
Estes resultados evidenciam a importância de um processo dinâmico mais eficaz
para gerar resultados e energias mais confiáveis [2].
Conclusões
Os procedimentos de docking utilizados mostraram-se satisfatórios, porém insuficientes para investigar a função das cadeias laterais dos resíduos de aminoácidos que estão em contato com os inibidores testados, sendo assim, simulações de dinâmica molecular são requeridas para computar a rede de interações proteína-inibidor, essenciais para a proposição de novos inibidores para esta classe de proteína quinases.
Agradecimentos
Pró-Reitoria de Pesquisa-PROPESQ.
Referências
[1] Silva, B.V., Horta, B.A.C., Alencastro, R.B., Pinto, A.C. Proteínas quinases: características estruturais e inibidores químicos. Quim. Nova 2009, v. 32, p. 453-462.
[2] Jenwitheesuk, E., Samudrala, R., Prediction of HIV-1 protease inhibitor resistance using a protein-inhibitor flexible docking approach. Antiviral Therapy (2005) 10:157-166.
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