A UTILIZAÇÃO DE DERIVADOS TIOGLICOSÍDEOS NA LEISHMANIA INFANTUM: UMA TRIAGEM VIRTUAL

ISBN 978-85-85905-25-5

Área

Química Orgânica

Autores

de Sousa, N.F. (UFPB) ; Maia, M.S. (UFPB) ; Barros, R.P.C. (UFPB) ; Souza, H.D.S. (UFPB) ; Scotti, L. (UFPB) ; Scotti, M.T. (UFPB)

Resumo

A leishmaniose visceral é uma doença tropical negligenciada causada pelo protozoário do gênero L. infantum. A doença possui ampla diversidade clínica e epidemiológica e evolução crônica. Dessa forma, objetivou-se realizar uma triagem virtual com derivados tioglicosídeos a fim de selecionar os melhores compostos para atividade em estudo, tendo sido realizado a construção de um modelo de predição, simulações de docking molecular e análise metabólica. A metodologia realizada foi capaz de distinguir a probabilidade de atividade potencial das moléculas em estudo, o que também foi evidenciado na simulação de docking molecular realizada, selecionar os compostos com boa absorção, metabolização e baixa toxicidade.

Palavras chaves

Estudos in silico;; Leishmanios;; Tioglicosídeos;

Introdução

As doenças tropicais negligenciadas compreendem um conjunto de doenças transmissíveis que afetam mais de um bilhão de pessoas em regiões tropicais e subtropicais de 149 países (OMS, 2019). A Leishmaniose representa um grupo de doenças infecciosas de diversidade clínica e epidemiológica, sendo esta uma doença parasitária causada por protozoários do gênero Leishmania. A Leishmania infantum é causadora da leishmaniose visceral, a qual se caracteriza como uma zoonose de ampla distribuição mundial e difícil controle (MENDES et al., 2019). Um dos principais empecilhos para o controle e eliminação desta doença, está intrinsecamente relacionado com as quimioterapias disponíveis para tratamento na presente época. Entre os entraves presentes destacam-se, múltiplos efeitos colaterais, altos níveis de toxicidade, como também um aumento nos casos de resistência por parte do parasita (ULIANA, 2017; SILVA, 2017). Em meio a essas dificuldades, salienta-se a necessidade da busca de novos agentes terapêuticos. Os derivados tioglicosídeos são compostos amplamente encontrados na natureza em plantas de cultivo, principalmente em forma de tioglicosídeos raros com estrutura bem diferenciada, podendo ser obtidos por síntese orgânica (KIM et al.,2018). Devido a presença do elemento enxofre e a unidade glicosídica, tem-se estudado a aplicação destes compostos na área biomédica em estudos para a descoberta de novos medicamentos (KHODAIR et al., 2019). Como alternativa para conduzir os estudos de descobertas de novas alternativas terapêuticas, mencionam-se os estudos in silico, os qual apresentam vantagens expressivas como a sua rapidez e um menor custo quando comparado as alternativas disponíveis atualmente.

Material e métodos

Foram elaborados dois modelos de predição referentes as formas amastigotas e promastigota da Leishmania Infantum utilizando dois conjuntos de estruturas através do CHEMBL Database. Os conjuntos continham 290 e 265 estruturas para as formas amastigota e promastigota respectivamente. Os compostos foram classificados a partir do valor pIC50 em ativos e inativos. Um total de 215 tiogliocosídeos sintéticos obtidos por meio de revisão literária na base de dados Web of Science foram utilizados para investigar a atividade leishmanicida. As estruturas foram padronizadas no software Standardizer e calculada as propriedades pelo software Dragon 7 com o algoritmo Randon Forest e os resultados obtidos no software Knime. A enzima CYP 51 da L. infantum complexada ao Fluconazol sob o código 3L4D foi obtida no Protein Data Bank. Os tioglicosídeos e a CYP 51 foram submetidos à simulação de docking através do programa Molegro Virtual Docker v. 6.0.1 (M.V.D). Moléculas de água e cofatores foram removidos. Para procedimento de acoplamento foi utilizado um Grid de 15 Å de raio e 0,30 de resolução que cobriu o local do sítio de ligação, definido a través de um ligante conhecido para cada enzima. O algoritmo MOLDOCK Score (GRID) e a função de pontuação Moldock foram selecionados para os ligantes com energia de ligação mais estável. Os parâmetros ADMET foram calculados utilizando-se a ferramenta web de acesso livre SwissADME e o OSIRIS Property Explorer. Propriedades físico-químicas e fatores que incluem a barreira hematoencefálica (logBB) e a permeabilidade do SNC e modelos CYP para substrato ou inibição foram investigadas. A toxicidade foi prevista com base na mutagenicidade, tumorogenicidade, efeito reprodutivo e irritabilidade.

Resultado e discussão

Os modelos de predição apresentaram taxas de acerto superiores a 76% para ambas formas. A taxa de classificação do modelo foi avaliada pelo gráfico Receiver Operating Characteristic (ROC) a qual correspondeu a 0,88 na cross validação e a 0,90 no teste para a forma Amastigota, enquanto que para a forma promastigota obteve-se os valores de 0,86 para a cross validação e 0,89 para o teste, indicando uma boa classificação do modelo. O modelo Randon Forest selecionou 12 tioglicosídeos potencialmente ativos, sendo 11 compostos para a forma Amastigota e 1 composto para a forma promastigota. Os 12 compostos selecionados apresentaram probabilidade de atividade acima de 50%. Na tabela 01 é possível observar as moléculas com maior probabilidade de atividade leishmanicida. O docking foi conduzido para investigar o mecanismo de ação dos tiogliocosídeos e propor candidatos a fármacos com potencial terapêutico contra a Leishmaniose. Os compostos que obtiveram valores de afinidade de ligação superior ao ligante Fluconazol foram considerados ativos. Os resultados mostraram que todas as moléculas obtiveram valores de energia superior ao ligante cristalográfico. Além disso, os resultados confirmam que os melhores compostos no rank do docking são as melhores nos modelos de predição (Tabela 01 e Figura 01). Observamos que todos os tioglicosídeos apresentaram boa absorção de acordo com a regra de Lipinski. A maioria das moléculas apresentou metabolização em menos de duas enzimas CYP. Além disso, a maioria dos compostos apresentou pouco ou nenhum tipo de previsibilidade em desenvolver toxicidade para os parâmetros avaliados.

Valores de probabilidade de predição de atividade biológica e energia de ligação. Em negrito, estão de


Interações observadas

Conclusões

A triagem virtual realizada conseguiu identificar os melhores compostos, visto que, o modelo apresentou acurácia significativa e reprodutibilidade, como também, foi capaz de distinguir a probabilidade de atividade potencial das moléculas em estudo, o que também foi evidenciado na simulação de docking molecular realizada, culminando na identificação dos compostos 49, 109 e 215 os quais apresentaram melhor perfil nas duas análises realizadas. Em relação a análise metabólica, esta foi capaz de selecionar os compostos com boa absorção, metabolização e baixa toxicidade.

Agradecimentos

Agradecemos ao CNPq e a CAPES pela bolsa concedida.

Referências

- DAINA, ANTOINE; MICHIELIN, OLIVIER; ZOETE, VICENTE. SwissADME: a free web tool to evaluate pharmacokinetics, druglikeness and medicinal chemistry friendliness of small molecules. Scientific Reports, 2017.
- KIM, C.S.; OH, J.; SUBEDI, L.; KIM, S.Y.; CHOI, S.U. Rare thioglycosides from the Roots of Wasabia japonica. J. Nat. Prod. n.1, v.81, p.2129-2133. 2018.
- KHODAIR, A.I.; ATTIA, A.M.; GENDY, E.A.; ELSHAIER, Y.A.M.M.; EL-MAGD, M.A. Discovery of new S-Glycosides and N-Glycosides of pyridine-biphenyl system with antiviral activity and induction of apoptosis in MCF7 cells. Wiley online library. v.3, p.1733-1747, 2019.
- LIPINSKI, CHRISTOPHER A.; LOMBARDO, FRANCO; DOMINY, BERYL W.; FEENEY, PAUL J. Experimental and computational approaches to estimate solubility and permeability in drug discovery and development settings. Advanced Drug Delivery Reviews. v.46, p3–26, 2001.
MANDAL S, MOUDGIL M, MANDAL SK. Rational drug design. Eur J Pharmacol. 625:90–100, 2009.
- MENDES, V.M.; TEMPONE; A.G., BORBOREMA, S.E.T.; Antileishmanial of H1-antihistamine drugs and cellular alterations in Leishmania (L.) infantum. Acta Tropical. n.1; v.195; p.6-14, 2019.
- ORGANIZAÇÃO MUNDIAL DA SAÚDE, Neglected Tropical Diseases, Disponível em: http://www. who.int/neglected_diseases/en/. Acesso em: 13 de Agosto de 2019.
- SILVA, D.G. New class of antitrypanosomal agents based on imidazopyridines. Antimicrobial Agents Chemotherapies. v.52, p.2415-2419.2008.
- ULIANA S.R.B.; TRINCONI, C.T.; COELHO, A.C. Chemotherapy of leishmaniasis: present challenges, Parasitology, p.1-17, 2017.