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Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul

Identificação de novos potenciais inibidores da enzima 3-Dehidroquinato

dehidratase de Mycobacterium tuberculosis

Maurício Boff de Ávila¹

Prof. Dr. Walter Filgueira de Azevedo Jr.¹ (orientador)

¹Laboratório de Bioquímica Estrutural, Faculdade de Biociências, PUCRS

XIII Salão deIniciação Científica

PUCRS

Introdução1. Tuberculose:

• Mycobacterium tuberculosis principal agente

• Doença infecciosa mais letal atualmente (WHO)

• 2013 83310 casos diagnosticados no Brasil

• 840 casos associados a MDR-TB

Simultaneous occurrence of pulmonary tuberculosis and carcinomatous lymphangitis. Tuon, et al. 2007 http://health.state.tn.us/ceds/tb/guidelines.htm

1.1 Infecção por tuberculose:

• Infecção pelas vias respiratórias

• Mycobacterium tuberculosis Pulmão

• Ataque imunológico morte de

bactérias ou Granuloma

• Virulência intensificada pelo HIV

Introdução

http://medicinembbs.blogspot.com.br/2011/01/primary-tuberculosis.html

2. Rota do Chiquimato:

• Apresenta-se somente em plantas e em micro-organismos

• Conecta o metabolismo de carboidratos com a biossíntese de compostos aromáticos (HERRMANN)

• Substrato fosfoenolpiruvato e eritrose-4-fosfato

• Produto corismato (precursor aminoácidos

aromáticos)

Introdução

3. 3-Deoxy-D-Arabino-Heptulosanato-7-Fosfato Sintase (DAHP):

• Primeira enzima da rota do chiquimato

• Substrato E4P + PEP

• Produto Deoxy-D-Arabino-Heptulosanato-7-Fosfato

• Genes aroF, aroG e aroH

• Apresenta três formas:

Tipo I: inibida por Tirosina

Tipo II: inibida por Fenilalanina

Tipo III: inibida Triptofano

Introdução

4. 3-Dehidroquinato Sintase:

• Segunda enzima da rota do chiquimato

• Substrato Deoxy-D-Arabino-Heptulosanato-7-Fosfato

• Produto 3-Dehidroquinato

• Traduzida do gene aroB

• Principais reações:

Eliminação de fosfato orgânico (C6 e C7)

Oxidação de álcool secundário (C5)

Introdução

5. 3-Dehidroquinato dehidratase:

• Terceira enzima da rota do chiquimato

• Substrato 3-dehidroquinato

• Produto 3-Dehidrochiquimato

• Traduzida do gene aroD

• Apresenta duas formas:

Tipo I: caminho biossintético

Tipo II: dois caminhos metabólicos (quinato e chiquimato)

Introdução

6. Chiquimato-5-Dehidrogenase:

• Quarta enzima da rota do chiquimato

• Substrato 3-dehidrochiquimato

• Produto Chiquimato

• Traduzida do gene aroE

• Dependente de NADPH

Introdução

7. Chiquimato Quinase:

• Quinta enzima da rota do chiquimato

• Substrato Chiquimato

• Produto Chiquimato-3-Fosfato

• Traduzida do gene aroK

• Transferência de fosfato do ATP para o C3 do Chiquimato

Introdução

8. 5-enolpiruvil chiquimato-3-fosfato Sintase (EPSPS):

• Sexta enzima da rota do chiquimato

• Substrato Chiquimato-3-Fosfato

• Produto 5-enolpiruvil chiquimato-3-fosfato

• Traduzida do gene aroA

• Adiciona grupo fosfoenolpiruvato sem a adição do fosfato

• Primeira enzima a ser inibida

Glifosato (Rondap ou Roundup)

Introdução

9. Corismato Sintase:

• Sétima enzima da rota do chiquimato

• Substrato 5-enolpiruvil chiquimato-3-fosfato

• Produto Corismato

• Traduzida do gene aroF

• Retirada do fosfato ligado ao C3

Introdução

Introdução

Sítio Ativo da 3-Dehidroquinato dehidratase complexado com o 3-dehidroquinato

1. Simulações de Docking:

• Realizados testes in silico

• Utilização do software Molegro Virtual Docking (MOLDOCK)

• Interação Proteína-Ligante LIGPLOT

Material e Métodos

1.1 Re-docking:

• Sete arquivos PDB (Protein Data Base) de DHQS: 3N7A, 3N8K,3N8N, 3N59, 3N76, 3N86 e 3N87

• Quatro protocolos:

Protocolo 1 (MolDock Score - MolDock Optimizer)

Protocolo 2 (MolDock Score - MolDock SE)

Protocolo 5 (MolDock Score [GRID] - MolDock Optimizer)

Protocolo 6 (MolDock Score [GRID] - MolDock SE)

• Valor de RMSD (root-mean-square deviation) escolha doprotocolo e do PDB

Material e Métodos

1.2 Virtual Screening

• PDB escolhido + base de dados (ZINC) Busca de novos inibidores

1.3 Teste de Toxicidade (FAF – Drugs/ ADME-Tox)

• Regra do Cinco de Lipinski

Participar de mais de 5 Ligações de Hidrogênio como doador;

Peso molecular abaixo de 500Da;

Log-P abaixo de 5;

Participar de mais de 10 Ligações de Hidrogênio como aceitador

Material e Métodos

• Re-docking Seleção do PDB 3N7A e do

Protocolo 5

• 20 compostos selecionados Energia de ligaçãoentre -230,131 e -216,224

• Melhor resultado (2S)-3-(1H-indol-3-yl)-2-[[2-[[(2Z)-2-[(3-methoxyphenyl)methylidene]-3-oxo-1-benzofuran-6-yl]

• 8 compostos passaram pelo filtro do FAF – Drugs/ADME-Tox

Resultados e Discussão


• Tabela com Resultados do Filtro FAF– Drugs/ ADME-Tox


Ligante [00]Zinc04259665

• As características da interação proteína-ligante e a satisfação dos critérios de Lipinski indicam que as moléculas, identificadas no virtual screening, são potenciais drogas antituberculose

• Possibilidade de criação de novos antibióticos e, consequentemente, diminuição de cepas resistentes de Mycobacterium tuberculosis

Conclusão

Publicação dos Dados

• Dias MV, Snee WC, Bromfield KM, Payne RJ, Palaninathan SK, et al. Structural investigation of inhibitor designs targeting 3-dehydroquinate dehydratase from the shikimate pathway of Mycobacterium tuberculosis. Biochem J. 436: 729–739(2011).

• Ducati RG, Basso LA, Santos DS. Mycobacterial Shikimate Pathway Enzymes as Targets for Drug Design. Current DrugTargets. 8: 423-435 (2007).

• Herrmann KM, Weaver LM. The shikimate pathway. Annu. Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biol. 50:473–503 (1999).

• Irwin JJ, Shoichet BK .. ZINC - a free database of commercially available compounds for virtual screening. J Chem Inf Model. 45:177–182 (2005)

• Lipinski CA, Lombardo F, Dominy BW, Feeney PJ. Experimental and computational approaches to estimate solubility and permeability in drug discovery and development settings. Adv Drug Deliv Rev. 46:3-26 (2001).

• Miteva MA, Violas S, Montes M, Gomez D, Tuffery P, Villoutreix BO. FAF-drugs: free adme/tox filtering of compound collections. Nucleic Acids Res. 34:W738–W744 (2006).

• Thomsen R, Christensen MH. MolDock: a new technique for high-accuracy molecular docking. J Med Chem. 49:3315–3321 (2006).

• Tuon FF, Miyaji KT, de Vidal PM, da Silva LFF, Kono A, Franca FOS. Simultaneous occurrence of pulmonary tuberculosis andcarcinomatous lymphangitis. Revista da Sociedade Brasileira de Medicina Tropical . 40(1):76-77 (2007).

• Vianna CP, de Azevedo WF Jr . Identification of new potential Mycobacterium tuberculosis shikimate kinase inhibitors through molecular docking simulations. J Mol Model. (2011)

• Wallace AC, Laskowski RA, Thornton JM. LIGPLOT: a program to generate schematic diagrams of protein-ligand interactions. Prot Eng 8:127–134 (1995).

Referências

• World Health Organization (2009) WHO Report. Geneva.Switzerland.WHO/CDS/TB/2009.http://www.who.int/topics/tuberculosis/en/. Accessado em Agosto 2012.

• http://azevedolab.net/. Acessado em Agosto 2012

• http://medicinembbs.blogspot.com.br/2011/01/primary-tuberculosis.html. Acessado em Agosto 2012

• http://www.jle.com/e-docs/00/04/2E/B8/article.phtml?fichier=images.htm. Acessado em Agosto 2012

• http://www.rcsb.org/pdb/home/home.do. Acessado em Agosto 2012

• http://zinc.docking.org/substance/213669. Acessado em Agosto 2012

• http://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/. Acessado em Agosto 2012

Referências

Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul

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Maurício Boff de Ávila¹

Prof. Dr. Walter Filgueira de Azevedo Jr.¹ (orientador)

¹Laboratório de Bioquímica Estrutural, Faculdade de Biociências, PUCRS

XIII Salão deIniciação Científica

PUCRS

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