Modelagem por homologia de receptores canabinóides CB1 e CB2 e estudos de docking

AUTORES: da Silva, J.A. (UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS) ; Silva, T.M.B. () ; Balliano, T.L. ()

RESUMO:Avaliou se os dados obtidos com os disponíveis na literatura, de moléculas como potenciais inibidores para receptores canabinóides CB1 e CB2, onde foi feito um estudo de modelagem molecular com CB1 e CB2, cuja estrutura tridimensional não disponível em banco de dados, foi obtida por modelagem por homologia; seguido de uma simulação de docking para o qual usamos moléculas de estrutura do sistema monoterpeno

PALAVRAS CHAVES: Modelagem por homologia; receptores canabinóides; docking

INTRODUÇÃO:No planejamento de um fármaco tem como base a informação estrutural do bioreceptor que permite a descoberta e síntese de compostos com complementaridade estérica, hidrofóbica e eletrostática ao seu sítio de ligação. Em todo este processo usamos a modelagem molecular como ferramenta. Como para os receptores canabinóides CB1 e CB2, o alvo protéico macromolecular ainda não foi determinado experimentalmente, construímos os modelos em um procedimento comparativo conhecido como modelagem molecular por homologia estrutural (SANTOS-FILHO; DEALENCASTRO,2003). Os canabinóides são uma classe de compostos que exerçam efeitos farmacológicos diretos sobre um determinado número de órgãos e normalmente relacionados ao sistema nervoso central.

MATERIAL E MÉTODOS:Para a obtenção dos modelos das proteínas CB1 e CB2 foi usado arquivos FASTA obtidos do banco de dados NCBI, então foi usado o software Modeller (SALI; BLUNDELL, 1993). Em seguida foi feito a simulação de docking como programa Autodock 4.2 (que usa algoritmo de busca, o algoritmo genético Lamarkiano), com um conjunto de moléculas das quais os melhores scores foi obtido com o ligante 1: 1- Hidroxi-6,6-dimetil-3-pentil-6H-benzo[c]cromeno-9-ácido carboxílico e ligante 2: 6,6,9-Trimetil-3-pentil-6H –benzo[c]cromeno-1,8-diol. O ancoramento foi verificado no sítio de ligação previsto por LIGSITE (HENDLICH; RIPPMANN, 1997). Desta forma obtemos dados de energia de ligação estimada, coeficiente de inibição e modo de ligação que puderam ser avaliados e comparados dados de referência (HOWLETt 2002).

RESULTADOS E DISCUSSÃO:Obtemos modelos C1 e CB2 com o programa Modeller e verificado a qualidade do modelo com o programa PROCHECK, que mostra que apenas poucos resíduos (1,8 % CB1 e 0,6 % CB2) estão em regiões desfavoráveis para o gráfico Ramachandran. Com a simulação de docking obtemos para CB1 Ligante 1, energia de ligação E= -9.09 kcal/mol e coeficiente de inibição Ki = 217.43 nM (nanomolar), interagindo com os resíduos Ser88 (ligação de hidrogênio de 1,82 A),Gly99, Trp241, Phe191; o Ligante 2 com a proteína CB2, E= -9.79 kcal/mol e Ki = 66.40 nM (nanomolar) interagindo com os resíduos tyr347, Leu76, Glu327 (1,97 A) e Lys219 (1,99 A); nos dois caso podemos verificar a possibilidade de interação com os resíduos do sítio de ligação conforme previsto pelo programa LIGSITE (Leis, Schneider ; Zacharias, 2010), os quais podem ser visto nas figuras 1 e 2 em anexo. Forma prevista do modo de ligação do Ligante 1, no sítio de ligação da proteína CB1.

Figura 2

Forma prevista do modo de ligação do Ligante 2, no sítio de ligação da proteína CB2.

CONCLUSÕES:Segundo os dados da literatura (HOWLWETT 2002), (MONTERO, et al, 2010) os Ligante 1 e 2 tem as melhores potencialidades dentro do conjunto de moléculas testadas, com relação aos valores de coeficiente de inibição estimados e com as características relacionadas a seletividade em relação aos receptores,característica desejável (DA SILVA; SILVA, 2006) visto que os ligantes 1 e 2 deve ter afinidade por um receptor canabinóide e pouca pelo outro. Assim o Ligante 1 teve E= -8.16 kcal/mol e Ki = 1.05 uM (micromolar); já para o Ligante 2 com CB, tivemos E= -8.18 kcal/mol e Ki = 1.01 uM (micromolar).

AGRADECIMENTOS:

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA:DA SILVA, .V. ; SILVA H.T.P Revista eletrônica de farmácia Vol. IV (1), 15-26, 2007
SANTOS-FILHO, O. A. DEALENCASTRO, R. B Quim. Nova, Vol. 26, No. 2, 253-259, 2003
SIMON LEIS, SEBASTIAN SCHENIDER AND MARTIN ZACHARIAS In Silico Prediction of Binding Sites on Proteins;. Current Medicinal Chemistry, 2010, 17, 1550-1562
MONTEIRO, C; CAMPILLO,N. E.; GOYA. European Journal of Medicinal Chemistry 40 (2005) 75–83
SALI, A.; BLUNDELL, T. L. Comparative protein modeling by satisfaction of spatial restraints. Journal of Molecular Biology. v. 234, p. 779-815, 1993.
HOWLETT et al (2002) Pharmacol.Rev. 54 161.

 

 

Fonte: http://www.abq.org.br/entequi/2012/trabalhos/50/50-2-9867.html

SOFTWARE MODELLER – MODELAGEM POR HOMOLOGIA

 

Sobre MODELLER


O software é usado para homologia ou modelagem comparativa de estruturas tridimensionais de proteínas (1,2). O usuário fornece um alinhamento de uma seqüência a ser modelada com estruturas relacionadas conhecidas e MODELLER calcula automaticamente um modelo contendo todos os átomos não-hidrogênio. MODELLER implementa modelagem comparativa de estrutura protéica por meio da satisfação de restrições espaciais (3,4) e pode realizar muitas tarefas adicionais, incluindo modelagem de novo de loops em estruturas de proteínas, otimização de vários modelos de estrutura proteica em relação a uma função objetiva definida flexivelmente Alinhamento múltiplo de sequências de proteínas e / ou estruturas, agrupamento, pesquisa de bases de dados de sequências, comparação de estruturas de proteínas, etc. MODELLER está disponível para download na maioria dos sistemas Unix / Linux, Windows e Mac.

Várias interfaces gráficas para MODELLER estão comercialmente disponíveis . Há também muitos outros recursos e pessoas usando o Modeller em interfaces gráficas ou da web ou outras estruturas.

  1. B. Webb, A. Sali. Modelagem Comparativa de Estrutura Protéica Usando o Modeller. Current Protocols in Bioinformatics 54, John Wiley & Sons, Inc., 5.6.1-5.6.37, 2016.
  2. MA Marti-Renom, A. Stuart, A. Fiser, R. Sánchez, F. Melo, A. Sali. Modelagem comparativa da estrutura protéica de genes e genomas. Annu Rev. Biophys. Biomol Struct. 29, 291-325, 2000.
  3. A. Sali e TL Blundell. modelagem de proteína comparativa pela satisfação de restrições espaciais. J. Mol. Biol. 234, 779-815, 1993.
  4. A. Fiser, RK Do e A. Sali. Modelagem de alças em estruturas de proteínas, Protein Science 9. 1753-1773, 2000.

A versão atual do Modeller é 9.21 , lançada em 11 de dezembro de 2018. Atualmente, o Modeller é mantido por Ben Webb .

 

 

 

 

 

Fonte: https://salilab.org/modeller/