doença de alzheimer - canal6.com.br€¦ · doença de alzheimer: o papel da acetilcolinesterase e...

Eduardo Marques RaboniAluno do Curso de Graduação em Biomedicinada Universidade Paulista - UNIP, campus Bauru

Renato Massaharu HassunumaProfessor Titular da Universidade Paulista - UNIP,

campus Bauru

Letícia Graziela Costa Santos de MattosDoutoranda em Biociências e Biotecnologia – Instituto Carlos Chagas/Fiocruz

Patrícia Carvalho GarciaCoordenadora do Curso de Biomedicina da Universidade Paulista - UNIP,

campus Bauru

Sandra Heloísa Nunes MessiasCoordenadora Geral do Curso de Biomedicina da Universidade Paulista – UNIP

Bauru 2019

Doença de AlzheimerO papel da acetilcolinesterase e seus inibidores

1ª edição - 2019Bauru/SP

© Renato Massaharu Hassunuma.

Conselho Editorial:

BIOMÉDICA CAMILLA REGINATTO DE PIERRI

Doutoranda em Ciências – Bioquímica pela Universidade Federal do Paraná (UFPR)

BIOMÉDICO ANTONIO CAMILO DA SILVA FILHO

Doutorando em Ciências Farmacêuticas pela Universidade Federal do Paraná (UFPR)

Capa:

Figura desenvolvida no software UCSF Chimera, alpha version 1.14, a partir do arquivo 2ACE.pdb

referente à acetilcolinesterase da arraia Torpedo californica ligada à acetilcolina, determinada por

técnica de difração de raios X em resolução de 2,5 Å.

Design: Eduardo Marques Raboni e Prof. Dr. Renato Massaharu Hassunuma

CIP – Brasil. Catalogação na Publicação

R2442dDoença de Alzheimer: o papel da

acetilcolinesterase e seus inibidores /Eduardo Marques Raboni, RenatoMassaharu Hassunuma, Letícia GrazielaCosta Santos de Mattos, Patrícia CarvalhoGarcia e Sandra Heloísa Nunes Messias. -Bauru: Canal6, 2019.Inclui bibliografia55 f. : il. color.ISBN:

1. Bioquímica. 2. Biologia computacional.3. Acetilcolinesterase. I. Raboni, EduardoMarques, II. Hassunuma, RenatoMassaharu. III. Mattos, Letícia GrazielaCosta Santos de, IV. Garcia, PatríciaCarvalho. V. Messias, Sandra HeloísaNunes. VI. Título

CDU: 577.1

ISBN 978-85-7917-524-4

Pelo apoio no desenvolvimento deste livro digital e em projetos do Curso de Biomedicina da UNIP – Bauru agradecemos:

Prof. Aziz Kalaf Filho, Diretor da Universidade Paulista – UNIP, campus Bauru,

Prof. Dr. Paschoal Laércio Armonia, Diretor do Instituto de Ciências da Saúde da Universidade Paulista - UNIP

Biomédica Camilla Reginatto De Pierri

Doutoranda em Ciências – Bioquímica pela Universidade Federal do Paraná

(UFPR)

Biomédico Antonio Camilo da Silva Filho

Doutorando em Ciências Farmacêuticas pela Universidade Federal do Paraná

(UFPR)

E a todos que diretamente ou indiretamente colaboraram com este livro,

Eduardo Marques RaboniProf. Dr. Renato Massaharu Hassunuma

Biomédica Ma. Letícia Graziela Costa Santos de MattosProf. Dra. Patrícia Carvalho Garcia

Prof. Dra. Sandra Heloísa Nunes Messias

Agradecimentos

Sumário

1 Introdução 06

2 Acetilcolinesterase (AChE) 07

3 Acetilcolina (ACh) 11

4 Tríade catalítica 15

5 Cavidade oxiânion 19

6 Subsítio aniônico 23

7 Bolso de acilação 27

8 Subsítio aniônico periférico 31

9 Interações entre AChE e Tacrina 35

10 Interações entre AChE e Donepezil 39

11 Interações entre AChE e Galantamina 43

12 Interações entre AChE e Huperzina A 47

13 Interações entre AChE e Rivastigmina 51

Este livro teve como objetivo principal realizar uma análise estruturalda enzima acetilcolinesterase e da sua ligação com diferentes inibidoresutilizados no tratamento da doença de Alzheimer.

Para realizar estas análises foram utilizados arquivos PDB obtidosgratuitamente no site Protein Data Bank (Disponível em:http://www.rcsb.org/pdb/home/home.do). Os códigos apresentados(PDBids) referem-se aos arquivos PDB utilizados para produzir asimagens no software RasMol.

A partir da seleção dos arquivos PDB, foi utilizado o software RasMol2.7.4.2 para o desenvolvimento de scripts para gerar as imagenspresentes no livro. Este programa computacional pode ser obtidogratuitamente no site Home Page for RasMol and OpenRasMol(Disponível em: http://www.openrasmol.org/).

O RasMol permite a utilização de diferentes comandos interativos pormeio da Janela RasMol Command Line. Mais informações sobre oscomandos utilizados neste programa podem ser encontrados no Manualdo RasMol (Disponível em:http://www.csb.yale.edu/userguides/graphics/ rasmol/rasmol.pdf).

1 Introdução

Doença de Alzheimer: O papel da acetilcolinesterase e seus inibidores

6

Código PDB: 2ACE

A acetilcolinesterase (AChE), também conhecida como colinesteraseverdadeira ou específica, é uma enzima encontrada em neurônios dosistema nervoso central e periférico, com função de hidrolisar aacetilcolina (ACh) nas sinapses colinérgicas (Raves, Harel, Pang,Silman, Kozikowski, Sussman, 1997). A degradação da Ach ocorre emuma velocidade muito alta, aproximadamente 80 milissegundos(Goodsell, 2004).

Devido a esta função, a AChE participa do processo de regulação datransmissão dos impulsos nervosos. Possui também uma funçãosecundária, denominada ação não-colinérgica, que consiste noprocessamento e deposição da proteína β-amiloide em seu sítio ativoperiférico (Raves, Harel, Pang, Silman, Kozikowski, Sussman, 1997).

O arquivo PDB 2ACE refere-se à AChE da arraia Torpedo californica,sendo formada por 573 resíduos. Em sua estrutura secundária, a AChEapresenta 16 alfa-hélices e 14 fitas beta. Podem ser observadas trêspontes de enxofre entre os resíduos de cisteína 67 e 94, 254 e 265, e 402e 521 (Raves, Harel, Pang, Silman, Kozikowski, Sussman, 1997; Santos,2016).

Na figura 1, as alfa-hélices estão representadas em verde matiz(greentint) no modo Ribbon 325, as fitas beta em azul matiz (bluetint) nomodo Cartoons e os demais resíduos em branco (white) no modo Trace50. Os átomos de enxofre das três pontes de enxofre formadas entre osresíduos de cisteína 67 e 94 (inferior à esquerda), 254 e 265 (superior àesquerda), e 402 e 521 (à direita) estão representados no modo Spacefille Colour CPK.

O script foi desenvolvido para o software RasMol, utilizando o arquivo2ace.pdb (Quadro 1).

2 Acetilcolinesterase (AChE)


7

Figura 1 – Acetilcolinesterase

Legenda de coresEstrutura Cor Amostra de cor

Alfa-hélices Verde matiz (greentint)Fitas beta Azul matiz (bluetint)

Demais estruturas Branco (white)Átomos de enxofre de resíduos de cisteínas

Amarelo (padrão CPK)


8

Quadro 1 – Script desenvolvido para a acetilcolinesterase

load 2ace.pdbwireframe offtrace 50colour whiteselect helixribbon 325colour greentintselect sheetcartoonscolour bluetintselect cys67.sg, cys94.sg, cys254.sg, cys265.sg, cys402.sg, cys521.sgspacefillcolour cpkrotate x 5rotate y -15rotate z 5zoom 150


9

ReferênciasAlmeida JR. Estudos de modelagem molecular e relação estrutura-atividade da acetilcolinesterase e inibidores em mal de Alzheimer[dissertação]. Ribeirão Preto: Faculdade de Ciências Farmacêuticas,Universidade de São Paulo; 2011. 144. [acesso 27 fev. 2018]. Disponívelem: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/60/60136/tde-17042015-094002/pt-br.php.

Figueredo AS. Planejamento, síntese e avaliação da atividadeanticolinesterásica de análogos de piperina [dissertação]. Anápolis:Universidade Estadual de Goiás; 2013. 170. [acesso 27 fev. 2018].Disponível em:http://www.cdn.ueg.br/source/mestrado_em_ciencias_moleculares_186/conteudo_compartilhado/7123/Andreza_Silva_Figueredo.pdf.

Goodsell D. Molecule of the month: Acetylcholinesterase [internet].2004 [acesso 26 ago. 2018]. Disponível em:https://pdb101.rcsb.org/motm/71.

Raves ML, Harel M, Pang YP, Silman I, Kozikowski AP, Sussman JL.Structure of acetylcholinesterase complexed with the nootropicalkaloid, (-)-huperzine A. Nat Struct Biol [internet]. 1997 [acesso 2018mai 19];4(1):57-63. Disponível em:https://www.nature.com/articles/nsb0197-57.

Santos LGC. Inibição da enzima acetilcolinesterase por diferentes fármacos utilizados na terapêutica do mal de Alzheimer: análise bioquímica e estrutural utilizando o software RasMol [trabalho de conclusão de curso]. Bauru: Universidade Paulista; 2016.


10

Código PDB: 2ACE

A acetilcolina (ACh) é um neurotransmissor localizado nos terminaisaxônicos do sistema nervoso central, periférico e células musculares,atuando como mediador químico entre os neurônios. Em sua síntese,participam a enzima colina acetiltransferase e a acetilcoenzima A(Ventura, Abreu, Freitas, Sathler, Loureiro, Castro, 2010).

Logo após a sua síntese, a ACh é armazenada em pequenas vesículas noterminal axônico e, ao receber um impulso elétrico, é liberada porexocitose na fenda sináptica, onde é atraída pelos receptorescolinérgicos do próximo neurônio. Ao final da transmissão, a AChE, quese encontra na fenda sináptica hidrolisa a Ach em colina e acetato,interrompendo o processo para evitar o acúmulo do neurotransmissor(Goodsell, 2005, 2004; Santos, 2016; Ventura, Abreu, Freitas, Sathler,Loureiro, Castro, 2010).

Na figura 2, observa-se a ligação da Ach com a AChE. As alfa-hélices daAChE estão representadas em verde matiz (greentint) no modo Ribbon325, as fitas beta em azul matiz (bluetint) no modo Cartoons e os demaisresíduos em branco (white) no modo Trace 50. A ACh está representadano modo Wireframe 65, Spacefill 150 e Colour CPK.

O script foi desenvolvido para o software RasMol, utilizando o arquivo2ACE.pdb (Quadro 2).

3 Acetilcolina (Ach)


11

Figura 2 – Acetilcolina e acetilcolinesterase


AChEAlfa-hélices Verde matiz (greentint)Fitas beta Azul matiz (bluetint)

Demais estruturas Branco (white)ACh

Átomo de carbono Cinza claro (padrão CPK)Átomo de oxigênio Vermelho (padrão CPK)

Átomo de nitrogênio Azul celeste (padrão CPK)


12

Quadro 2 – Script desenvolvido para a acetilcolina e acetilcolinesterase

load 2ace.pdbwireframe offtrace 50colour whiteselect helixribbon 325colour greentintselect sheetcartoonscolour bluetintselect achwireframe 65spacefill 150colour cpkrotate x 271translate y -3translate x -2zoom 380


13

ReferênciasGoodsell D. Molecule of the month: Acetylcholine receptor [internet].2005 [acesso 07 ago. 2018]. Disponível em:https://pdb101.rcsb.org/motm/54.



Ventura ALM, Abreu PA, Freitas RCC, Sathler PC, Loureiro N, CastroHC. Sistema colinérgico: Revisando receptores, regulação e a relaçãocom a doença de Alzheimer, esquizofrenia, epilepsia e tabagismo. RevPsiq Clín [internet]. 2010 [acesso 06 ago. 2018];37(2):66-72. Disponívelem: http://www.revistas.usp.br/rpc/article/viewFile/17312/19334.


14

Código PDB: 2ACE

No sítio ativo da acetilcolinesterase (AChE) são encontrados váriossubsítios funcionais, constituídos por regiões que contém resíduos deaminoácidos que exercem diferentes funções nas interaçõesmoleculares.

Um importante sítio esterásico é denominado tríade catalítica,formado pelos resíduos de aminoácidos serina 200 (SER200), glutamato327 (GLU327) e histidina 440 (HIS440). Este sítio desempenha umimportante papel na ação catalítica da AChE (Almeida, 2015; Goodsell,2005; Santos, 2016).

Na figura 3, observa-se a ACh e os resíduos da tríade catalítica da AChE.Na AChE, as alfa-hélices estão representadas em verde matiz (greentint)no modo Ribbon 325, as fitas beta em azul matiz (bluetint) no modoCartoons e os demais resíduos em branco (white) no modo Trace 50. Osresíduos da tríade catalítica estão representados no modo Wireframe 80:a SER200 está representada em rosa (pink), o GLU327 em púrpura(purple) e a HIS440 em magenta (magenta). A ACh está representada nomodo Wireframe 65, Spacefill 150 e Colour CPK.


4 Tríade catalítica


15

Figura 3 – Tríade catalítica



Demais estruturas Branco (white)Tríade catalítica

SER200 Rosa (pink)GLU327 Púrpura (purple)HIS440 Magenta (magenta)

AChÁtomo de carbono Cinza claro (padrão CPK)Átomo de oxigênio Vermelho (padrão CPK)



16

Quadro 3 – Script desenvolvido para a tríade catalítica

load 2ace.pdbwireframe offtrace 50colour whiteselect helixribbon 325colour greentintselect sheetcartoonscolour bluetintselect achwireframe 65spacefill 150colour CPKselect ser200wireframe 80colour pinkselect glu327wireframe 80colour purpleselect his440wireframe 80colour magentarotate x 271translate y -3translate x -2zoom 450


17

ReferênciasAlmeida JR. Planejamento, ensaio e otimização in silico de novos protótipos inibidores da enzima acetilcolinesterase [tese]. Ribeirão Preto: Faculdade de Ciências Farmacêuticas; 2015. [acesso 22 ago. 2018]. Disponível em: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/60/60136/tde-17042015-094002/pt-br.php.

Goodsell D. Molecule of the month: Acetylcholine receptor [internet].2005 [acesso 07 ago. 2018]. Disponível em:https://pdb101.rcsb.org/motm/54.




18

Código PDB: 2ACE

A cavidade oxiânion corresponde a um outro subsítio da AChE. Écomposta pela cadeia principal dos aminoácidos: glicina 118 (GLY118),glicina 119 (GLY119) e alanina 201 (ALA201) (Almeida, 2015;Greenblatt, Dvir, Silman, Sussman, 2003; Santos, 2016).

Na figura 4, observa-se a AChE com as alfa-hélices representadas emverde matiz (greentint) no modo Ribbon 325, as fitas beta em azul matiz(bluetint) no modo Cartoons e os demais resíduos em branco (white) nomodo Trace 50. Os resíduos da cavidade oxiânion da AChE estãorepresentados no modo Wireframe 80: o resíduo GLY118 em vermelholaranja (redorange), GLY119 em ouro (gold) e ALA201 em vermelho (red).Ach está representada no modo Wireframe 65, Spacefill 150 e ColourCPK.


5 Cavidade oxiânion


19

Figura 4 – Cavidade oxiânion




Demais estruturas Branco (white)Cavidade oxiânion

GLY118 Vermelho alaranjado (redorange)GLY119 Ouro (gold)ALA201 Vermelho (red)



20

Quadro 4 – Script desenvolvido para a cavidade oxiânion

load 2ace.pdbwireframe offtrace 50colour whiteselect helixribbon 325colour greentintselect sheetcartoonscolour bluetintselect achwireframe 65spacefill 150colour cpkselect gly118colour redorangewireframe 80trace offselect gly119colour goldwireframe 80trace offselect ala201colour redwireframe 80cartoon offrotate x 271translate y -3translate x -2zoom 450


21

ReferênciasAlmeida JR. Planejamento, ensaio e otimização in silico de novos protótipos inibidores da enzima acetilcolinesterase [tese]. Ribeirão Preto: Faculdade de Ciências Farmacêuticas; 2015 [acesso 22 ago. 2018]. Disponível em: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/60/60136/tde-17042015-094002/pt-br.php.

Greenblatt HM, Dvir H, Silman I, Sussman JL. Acetylcholinesterase: A Multifaceted Target for Structure-Based Drug Design ofAnticholinesterase Agents for the Treatment of Alzheimer’s Disease. J Mol Neurosci [internet]. 2003 [acesso 26 ago. 2018]; 20(3):369-83. Disponível em: https://link.springer.com/article/10.1385%2FJMN%3A20%3A3%3A369.



22

Código PDB: 2ACE

O subsítio aniônico, também conhecido como subsítio de ligação àcolina ou subsítio hidrofóbico, faz parte do sítio ativo da AChE. Estesubsítio é composto pelos aminoácidos: triptofano 84 (TRP84), tirosina130 (TYR130), glutamato 199 (GLU199), glicina 441 (GLY441) eisoleucina 444 (ILE444). Estes resíduos participam da ligação com aACh (Almeida, 2015; Pereira, 2015; Santos, 2016).

Na figura 5, observa-se a AChE com as alfa-hélices representadas emverde matiz (greentint) no modo Ribbon 325, as fitas beta em azul matiz(bluetint) no modo Cartoons e os demais resíduos em branco (white) nomodo Trace 50. Os resíduos do subsítio aniônico da AChE estãorepresentados no modo Wireframe 80: o resíduo TRP84 em azul celeste(skyblue), TYR130 em rosa quente (hotpink), GLU199 em verde azulado(greenblue), GLY441 em verde (green) e ILE444 em azul (blue). Ach estárepresentada no modo Wireframe 65, Spacefill 150 e Colour CPK.


6 Subsítio aniônico


23

Figura 5 – Subsítio aniônico




Demais estruturas Branco (white)Subsítio aniônico

TRP84 Azul celeste (skyblue)TYR130 Rosa quente (hotpink)GLU199 Verde azulado (greenblue)GLY441 Verde (green)ILE444 Azul (blue)



24

Quadro 5 – Script desenvolvido para a subsítio aniônico

load 2ace.pdbwireframe offtrace 50colour whiteselect helixribbon 325colour greentintselect sheetcartoonscolour bluetintselect achwireframe 65spacefill 150colour cpkselect trp84colour skybluewireframe 80select tyr130colour hotpinkwireframe 80select glu199colour greenbluewireframe 80select gly441colour greenwireframe 80select ile444colour bluewireframe 80rotate y 135translate y -5translate x 1zoom 380


25

ReferênciasAlmeida JR. Planejamento, ensaio e otimização in silico de novos protótipos inibidores da enzima acetilcolinesterase [tese]. Ribeirão Preto: Faculdade de Ciências Farmacêuticas; 2015 [acesso 22 ago. 2018]. Disponível em: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/60/60136/tde-17042015-094002/pt-br.php.

Pereira EG. Investigação dos efeitos do ácido etilmalônico sobre a atividade da acetilcolinesterase em cérebro de ratos [tese]. Criciúma: Universidade do Extremo Sul Catarinense; 2015 [acesso 04 ago. 2018]. Disponível em: http://repositorio.unesc.net/handle/1/3484.



26

Código PDB: 2ACE

O bolso de acilação corresponde a uma área de ligação localizada nabase do sítio ativo da AChE. Sua função é reconhecer a entrada demoléculas na região catalítica, limitando a entrada de substratos nosítio ativo de acordo com o tamanho da molécula. Este subsítio écomposto pelos seguintes aminoácidos: triptofano 233 (TRP233),fenilalanina 288 (PHE288), fenilalanina 290 (PHE290) e fenilalanina331 (PHE331) (Greenblatt, Dvir, Silman, Sussman, 2003; Pereira, 2015;Santos, 2016).

Na figura 6, observa-se a AChE com as alfa-hélices representadas emverde matiz (greetint) no modo Ribbon 325, as fitas beta em azul matiz(bluetint) no modo Cartoons e os demais resíduos em branco (white) nomodo Trace 50. Os resíduos do bolso de acilação da AChE estãorepresentados no modo Wireframe 80: o resíduo TRP233 em ciano(cyan), PHE288 em verde mar (seagreen), PHE290 em violeta (violet) ePHE331 em rosa quente (hotpink). A ACh está representada no modoWireframe 65, Spacefill 150 e Colour CPK.


7 Bolso de acilação


27

Figura 6 – Bolso de acilação




Demais estruturas Branco (white)Bolso de acilação

TRP233 Ciano (cyan)PHE288 Verde mar (seagreen)PHE290 Violeta (violet)PHE331 Rosa quente (hotpink)



28

Quadro 6 – Script desenvolvido para a bolsa de acilação

load 2ace.pdbwireframe offtrace 50colour whiteselect helixribbon 325colour greentintselect sheetcartoonscolour bluetintselect achwireframe 65spacefill 150colour CPKselect trp233wireframe 80colour cyanselect phe288wireframe 80colour seagreenselect phe290wireframe 80colour violetselect phe331wireframe 80colour hotpinkrotate x 265rotate x 9translate y -8translate x -1zoom 300


29

ReferênciasGreenblatt HM, Dvir H, Silman I, Sussman JL. Acetylcholinesterase: a multifaceted target for structure-based drug design ofanticholinesterase agents for the treatment of alzheimer’s disease. J Mol Neurosci [internet]. 2003 [acesso 26 ago. 2018]; 20(3):369-83. Disponível em: https://link.springer.com/article/10.1385%2FJMN%3A20%3A3%3A369.

Pereira EG. Investigação dos efeitos do ácido etilmalônico sobre a atividade da acetilcolinesterase em cérebro de ratos [tese]. Criciúma: Universidade do Extremo Sul Catarinense; 2015 [acesso 12 set. 2018]. Disponível em: http://repositorio.unesc.net/handle/1/3484.



30

Código PDB: 2ACE

O subsítio aniônico periférico está localizado em uma regiãodenominada “entrada do gorge”. Sua principal função é conduzir aregião polar do substrato para o interior do sítio ativo. Também podefuncionar como sítio de ligação para inibidores alostéricos. Além disso,pode atuar como um local de interação da AChE. Este subsítio écomposto pelos aminoácidos: aspartato 72 (ASP72), tirosina 121(TYR121), serina 122 (SER122), triptofano 279 (TRP279), fenilalanina330 (PHE330) e tirosina 334 (TYR334) (Pereira, 2015; Santos, 2016;Silva, 2009).

Na figura 7, observa-se a AChE com as alfa-hélices representadas emverde matiz (greentint) no modo Ribbon 325, as fitas beta em azul matiz(bluetint) no modo Cartoons e os demais resíduos em branco (white) nomodo Trace 50. O subsítio aniônico periférico está representado nomodo Wireframe 80: o resíduo ASP72 em verde azulado (greenblue),TYR121 em azul (blue), SER122 em verde (green), TRP279 em verde mar(seagreen), PHE330 em violeta (violet) e TYR334 em ciano (cyan). A AChestá representada no modo Wireframe 65, Spacefill 150 e Colour CPK.


8 Subsítio aniônico periférico


31


Figura 7 – Subsítio aniônico periférico



Demais estruturas Branco (white)Subsítio aniônico periférico

ASP72 Verde azulado (greenblue)TYR121 Azul (blue)TRP279 Verde mar (seagreen)PHE330 Violeta (violet)TYR334 Ciano (cyan)SER122 Verde (green)



32


Quadro 7 – Script desenvolvido para o subsítio aniônico periférico

load 2ace.pdbwireframe offtrace 50colour whiteselect helixribbon 325colour greentintselect sheetcartoonscolour bluetintselect achwireframe 65spacefill 150colour CPKselect asp72wireframe 80colour greenblueselect tyr121wireframe 80colour blueselect ser122wireframe 80colour greenselect trp279wireframe 80colour seagreenselect phe330wireframe 80colour violetselect tyr334wireframe 80colour cyanrotate x 95translate y 8zoom 300

33

ReferênciasPereira EG. Investigação dos efeitos do ácido etilmalônico sobre a atividade da acetilcolinesterase em cérebro de ratos [tese]. Criciúma: Universidade do Extremo Sul Catarinense; 2015 [acesso 12 set. 2018]. Disponível em: http://repositorio.unesc.net/handle/1/3484.


Silva SV. Estudo semiempirico da inibição da enzima AChE por policetídeos extraídos da esponja marinha Plakortis angulospiculatus[dissertação]. Seropédica: Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro; 2009 [acesso 3 out. 2018]. Disponível em: https://tede.ufrrj.br/jspui/handle/jspui/2002#preview-link0.


34

Código PDB: 1ACJ

A tacrina (C13H14N2) é um fármaco utilizado no tratamento da doençade Alzheimer. Sua interação com a AChE ocorre com os resíduos de:▪ triptofano 84 (TRP84) do subsítio aniônico,▪ fenilalanina 330 (PHE330) do subsítio aniônico periférico e▪ histina 440 (HIS440) da tríade catalítica (Harel, Schalk, Ehret-

Sabatier, Bouet, Goeldner, Hirth et al., 1993; Santos, 2016).

Na figura 8, observa-se a AChE com as alfa-hélices representadas emverde matiz (greentint) no modo Ribbon 325, as fitas beta em azul matiz(bluetint) no modo Cartoons e os demais resíduos em branco (white) nomodo Trace 50. Os aminoácidos TRP84, PHE330 e HIS440 estãorepresentados no modo Wireframe 80, em azul celeste (skyblue), PHE330em violeta (violet) e HIS440 em magenta (magenta), respectivamente. Atacrina (THA) está representada nos modos Wireframe 80, Spacefill 140e Colour CPK.

O script foi desenvolvido para o software RasMol, utilizando o arquivo1ACJ.pdb (Quadro 8).

9 Interações entre AChE e Tacrina


35


Figura 8 – Interações entre a tacrina e a AChE




TRP84 Azul celeste (skyblue)Subsítio anônico periférico

PHE330 Violeta (violet)Tríade catalítica

HIS440 Magenta (magenta)Tacrina

Átomo de carbono Cinza claro (padrão CPK)Átomo de nitrogênio Azul celeste (padrão CPK)

36


Quadro 8 – Script desenvolvido para a tacrina

load 1acj.pdbselect allcolour whitecartoonwireframe offselect helixcolour greentintselect sheetcolour bluetintselect thawireframe 80spacefill 140colour cpkselect trp84wireframe 80colour skyblueselect phe330wireframe 80colour violetselect his440wireframe 80colour magentarotate x -115rotate y -50translate y -5translate x 3zoom 400

37

ReferênciasHarel M, Schalk I, Ehret-Sabatier L, Bouet F, Goeldner M, Hirth C et al. Proc Natl Acad Sci. [internet] 1993 [acesso 6 out. 2018]; 90:9031-5. Disponível em: ttps://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC47495/pdf/pnas01476-0282.pdf.



38

Código PDB: 1EVE

O donepezil (C24H29NO3) é um outro fármaco utilizado no tratamentoda doença de Alzheimer, cuja interação com a AChE ocorre por meio dosresíduos de:▪ triptofano 84 (TRP84) do subsítio aniônico,▪ glicina 118 e 119 (GLY118 e GLY119) da cavidade oxiânion,▪ tirosina 121, triptofano 279 e fenilalanina 330 (TYR121, TRP279 e

PHE330) do subsítio aniônico periférico,▪ serina 200 (SER200) da tríade catalítica,▪ fenilalanina 288, 290 e 331 (PHE288, PHE290 e PHE331) do bolso de

acilação (Kryger, Silman, Sussman, 1999; Santos, 2016).

Na figura 9, observa-se a AChE com as alfa-hélices representadas emverde matiz (greentint) no modo Ribbon 325, as fitas beta em azul matiz(bluetint) no modo Cartoons e os demais resíduos em branco (white) nomodo Trace 50. Os resíduos de aminoácidos que interagem com odonepezil estão representados no modo Wireframe 80: TRP84 em azulceleste (skyblue), GLY118 em vermelho alaranjado (redorange), GLY119em ouro (gold), TYR121 em azul (blue), TRP279 em verde mar(seagreen), PHE330 em violeta (violet), SER200 em rosa (pink), PHE288em ciano (cyan), PHE290 em magenta (magenta) e PHE331 em rosaquente (hotpink), respectivamente. O donepezil (E2020) estárepresentado nos modos Wireframe 80, Spacefill 140 e Colour CPK.

O script foi desenvolvido para o software RasMol, utilizando o arquivo1EVE.pdb (Quadro 9).

10 Interações entre AChE e Donepezil


39


Figura 9 – Interações entre a donepezil e a AChE




TRP84 Azul celeste (skyblue)Cavidade oxiânion

GLY118 Vermelho alaranjado (redorange)GLY119 Ouro (gold)

Subsítio aniônico periféricoTYR121 Azul (blue)TRP279 Verde mar (seagreen)PHE330 Violeta (violet)

Tríade catalíticaSER200 Rosa (pink)

Bolso de acilaçãoPHE288 Ciano (cyan)PHE290 Magenta (magenta)PHE331 Rosa quente (hotpink)

DonepezilÁtomo de carbono Cinza claro (padrão CPK)Átomo de oxigênio Vermelho (padrão CPK)


40


Quadro 9 – Script desenvolvido para o donepezil

load 1eve.pdbselect allcolour whitecartoonwireframe offselect helixcolour greentintselect sheetcolour bluetintselect 2001wireframe 80spacefill 140colour cpkselect trp84wireframe 80colour skyblueselect gly118wireframe 80colour redorangeselect gly119wireframe 80colour goldselect tyr121wireframe 80colour blueselect trp279colour seagreenwireframe 80select phe330wireframe 80colour violetselect ser200wireframe 80colour pinkselect phe288

colour cyanwireframe 80select phe290colour magentawireframe 80select phe331colour hotpinkwireframe 80rotate y 150rotate x 4translate x -1traslate y 1zoom 300

41

ReferênciasKryger G, Silman I, Sussman JL. Structure of acetylcholinesterase complexed with E2020 (Aricept®): implications for the design of new anti-Alzheimer drugs. Structure [internet]. 1999 [acesso 23 out. 2018]; 7(3):297-307. Disponível em: https://www.cell.com/structure/fulltext/S0969-2126(99)80040-9?_returnURL=https%3A%2F%2Flinkinghub.elsevier.com%2Fretrieve%2Fpii%2FS0969212699800409%3Fshowall%3Dtrue.



42

Código PDB: 1DX6

A galantamina (C17H21NO3) é um outro fármaco, utilizado também naterapia da doença de Alzheimer. Sua interação com a AChE ocorre pormeio dos resíduos de:▪ aspartato 72 e fenilalanina 330 (ASP72 e PHE330) do subsítio

aniônico periférico,▪ triptofano 84 e glutamato 199 (TRP84 e GLU199) do subsítio

aniônico,▪ glicina 118, 119 e alanina 201 (GLY118, GLY119 e ALA201) da

cavidade oxiânion,▪ serina 200 (SER200) da tríade catalítica,▪ fenilalanina 288 e 290 (PHE288 e PHE290) do bolso de acilação

(Kryger, Silman, Sussman, 1999; Santos, 2016).

Na figura 10, observa-se a AChE com as alfa-hélices representadas emverde matiz (greentint) no modo Ribbon 325, as fitas beta em azul matiz(bluetint) no modo Cartoons e os demais resíduos em branco (white) nomodo Trace 50. Os aminoácidos que interagem com a galantamina estãorepresentados no modo Wireframe 80: ASP72 em ciano (cyan), PHE330em violeta (violet), TRP84 em azul celeste (skyblue), GLU199 em verdeazulado (greenblue), GLY118 em vermelho alaranjado (redorange),GLY119 em ouro (gold), ALA201 em vermelho (red), SER200 em rosa(pink), PHE288 em verde mar (seagreen) e PHE290 em rosa quente(hotpink), respectivamente. A galantamina (GNT) está representada nosmodos Wireframe 80, Spacefill 140 e Colour CPK.

O script foi desenvolvido para o software RasMol, utilizando o arquivo1DX6.pdb (Quadro 10).


11 Interações entre AChE e Galantamina

43


Figura 10 – Interações entre a galantamina e a AChE



Demais estruturas Branco (white)Subsítio aniônico periférico

ASP72 Ciano (cyan)PHE330 Violeta (violet)

Subsítio aniônicoTRP84 Azul celeste (skyblue)

GLU199 Verde azulado (greenblue)Cavidade oxiânion


Tríade catalíticaSER200 Rosa (pink)

Bolso de acilaçãoPHE288 Verde mar (seagreen)PHE290 Rosa quente (hotpink)

GalantaminaÁtomo de carbono Cinza claro (padrão CPK)Átomo de oxigênio Vermelho (padrão CPK)


44


Quadro 10 – Script desenvolvido para a galantamina

load 1dx6.pdbselect allcolour whitecartoonwireframe offselect helixcolour greentintselect sheetcolour bluetintselect gntwireframe 80spacefill 140colour cpkselect asp72wireframe 80colour cyanselect phe330wireframe 80colour violetselect trp84wireframe 80colour skyblueselect glu199wireframe 80colour greenblueselect gly118wireframe 80colour redorangeselect gly119wireframe 80colour goldselect ala201wireframe 80colour red

select ser200wireframe 80colour pinkselect phe288wireframe 80colour seagreenselect phe290wireframe 80colour hotpinkrotate y 167translate x -1zoom 270

45

ReferênciasGreenblatt HM, Kryger G, Lewis T, Silman I, Sussman JL. Structure of acetylcholinesterase complexed with (-)-galanthamine at 2.3 Å resolution. Febs Lett [internet]. 1999 [acesso 28 out. 2018]; 463(3):321-6. Disponível em: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0014579399016373.



46

Código PDB: 1VOT

A huperzina A (C15H18N2O) também corresponde a um outro fármacoutilizado no tratamento da doença de Alzheimer. Sua interação com aAChE ocorre por meio dos resíduos de:▪ triptofano 84, tirosina 130 e glutamato 199 (TRP84, TYR130 e

GLU199) do subsítio aniônico,▪ glicina 117, 118, 119 e alanina 201 (GLY117, GLY118, GLY119 e

ALA201) da cavidade oxiânion,▪ tirosina 121 e fenilalanina 330 (TYR121 e PHE330) do subsítio

aniônico periférico,▪ serina 200 e histidina 440 (SER200 e HIS440) da tríade catalítica

(Kryger, Silman, Sussman, 1999; Santos, 2016).

Na figura 11, observa-se a AChE com as alfa-hélices representadas emverde matiz (greentint) no modo Ribbon 325, as fitas beta em azul matiz(bluetint) no modo Cartoons e os demais resíduos em branco (white) nomodo Trace 50. Os aminoácidos que interagem com a huperzina A estãorepresentados no modo Wireframe 80: TRP84 em azul celeste (skyblue),TYR130 em rosa quente (hotpink), GLU199 em verde azulado(greenblue), GLY117 em roxo (purple), GLY118 em vermelho alaranjado(redorange), GLY119 em ouro (gold), ALA201 em vermelho (red), TYR121 em azul (blue), PHE330 em violeta (violet), SER200 em rosa (pink) eHIS440 em magenta (magenta), respectivamente. A huperzina A (hupA)está representada nos modos Wireframe 80, Spacefill 140 e Colour CPK.

O script foi desenvolvido para o software RasMol, utilizando o arquivo1VOT.pdb (Quadro 11).


12 Interações entre AChE e Huperzina A

47


Figura 11 – Interações entre a huperzina A e a AChE




TRP84 Azul celeste (skyblue)TYR130 Rosa quente (hotpink)GLU199 Verde azulado (greenblue)

Cavidade oxiânionGLY117 Púrpura (purple)GLY118 Vermelho alaranjado (redorange)GLY119 Ouro (gold)ALA201 Vermelho (red)

Subsítio aniônico periféricoTYR121 Azul (blue)PHE330 Violeta (violet)

Tríade CatalíticaSER200 Rosa (pink)HIS440 Magenta (magenta)

Huperzina AÁtomo de carbono Cinza claro (padrão CPK)Átomo de oxigênio Vermelho (padrão CPK)


48


Quadro 11 – Script desenvolvido para a huperzina A

load 1vot.pdbselect allcolour whitecartoonwireframe offselect helixcolour greentintselect sheetcolour bluetintselect hupacolour cpkwireframe 80spacefill 140select trp84wireframe 80colour skyblueselect tyr130wireframe 80colour hotpinkselect glu199wireframe 80colour greenblueselect gly117wireframe 80colour purpleselect gly118colour redorangewireframe 80select gly119colour goldwireframe 80select ala201colour redwireframe 80

select tyr121wireframe 80colour blueselect phe330colour violetwireframe 80select ser200wireframe 80colour pinkselect his440wireframe 80colour magentarotate x 256rotate y 4translate y 7translate x 1zoom 400

49

ReferênciasFerreira A, Rodrigues M, Fortuna A, Amílcar F, Alves G. Huperzine A from Huperzia serrata: a review of its sources,chemistry, pharmacology and toxicology. Phytochem Rev [internet]. 2014 [acesso 2018 dez. 10];113(1):15-34. Disponível em: https://link.springer.com/article/10.1007/s11101-014-9384-y.

Raves ML. Structure of acetylcholinesterase complexed with the nootropic alkaloid, (-)-huperzine A. Nat Struct Biol [internet]. 1997 [acesso 2018 dez. 10]; 4(1):57-63. Disponível em: https://www.nature.com/articles/nsb0197-57.

Santos LGC. Inibição da enzima acetilcolinesterase por diferentes fármacos utilizados na terapêutica do mal de Alzheimer: análise bioquímica e estrutural utilizando o software RasMol [Trabalho de Conclusão de Curso]. Bauru: Universidade Paulista; 2016.


50

Código PDB: 1GQR

A rivastigmina (C10H15NO) corresponde a mais um fármaco utilizado notratamento da doença de Alzheimer. Sua interação com a AChE ocorrepor meio dos resíduos de:▪ triptofano 84 (TRP84) do subsítio aniônico,▪ glicina 118, 119 e alanina 201 (GLY118, GLY119 e ALA201) da

cavidade oxiânion,▪ fenilalanina 288 e 290 (PHE288 e PHE290) do bolso de acilação,▪ fenilalanina 330 (PHE330) do subsítio aniônico periférico (Bar-On,

Millard, Harel, Dvir, Enz, Sussman et al., 2002; Nascimento, 2009;Santos, 2016).

Na figura 12, observa-se a AChE com as alfa-hélices representadas emverde matiz (greentint) no modo Ribbon 325, as fitas beta em azul matiz(bluetint) no modo Cartoons e os demais resíduos em branco (white) nomodo Trace 50. Os aminoácidos que interagem com a rivastigmina estãorepresentados no modo Wireframe 80: TRP84 em azul celeste (skyblue),GLY118 em vermelho alaranjado (redorange), GLY119 em ouro (gold),ALA201 em vermelho (red), PHE330 em violeta (violet), PHE288 verdemar (seagreen), PHE290 rosa quente (hotpink), respectivamente. Arivastigmina (SAF) está representada nos modos Wireframe 80, Spacefill140 e Colour CPK.

O script foi desenvolvido para o software RasMol, utilizando o arquivo1GQR.pdb (Quadro 12).


13 Interações entre AChE e Rivastigmina

51


Figura 12 – Interações entre AChE e rivastigmina




TRP84 Azul celeste (skyblue)Cavidade oxiânion


Bolso de acilaçãoPHE288 Verde mar (seagreen)PHE290 Rosa quente (hotpink)

Subsítio aniônico periféricoPHE330 Violeta (violet)

RivastigminaÁtomo de carbono Cinza claro (padrão CPK)Átomo de oxigênio Vermelho (padrão CPK)


52


Quadro 12 – Script desenvolvido para a rivastigmina

load 1gqr.pdbselect allcolour whitecartoonwireframe offselect helixcolour greentintselect sheetcolour bluetintselect safwireframe 80spacefill 140colour cpkselect emmwireframe 80spacefill 140colour cpkselect gly118wireframe 80colour redorangeselect gly119wireframe 80colour goldselect ala201wireframe 80colour redselect trp84wireframe 80colour skyblueselect phe288wireframe 80colour seagreen

select phe290wireframe 80colour hotpinkselect phe330wireframe 80colour violetrotate y 167translate x -1zoom 270

53

ReferênciasBar-On P, Millard CB, Harel M, Dvir H, Enz A, Sussman JL et al. Kinetic and structural studies on the interaction of cholinesterases with the anti-Alzheimer drug rivastigmine. Biochemistry [internet]. 2002 [acesso2018 dez. 10];41(11):3555-64. Disponível em: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/11888271.


Nascimento ECM. Determinação teórica de propriedades relevantes para a atividade de inibidor da acetilcolinesterase [dissertação]. Brasília: Universidade de Brasília; 2009 [acesso 2018 dez. 10]. Disponível em: http://repositorio.unb.br/bitstream/10482/4547/1/disserta%C3%A7%C3%A3oEricaCMNascimento.pdf.


54

9 7 8 8 5 7 9 1 7 5 2 4 4

ISBN 978-85-7917-524-4

doença de alzheimer - canal6.com.br€¦ · doença de alzheimer: o papel da acetilcolinesterase e...

Documents