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Estudo dos sítios de protonação e da interação do Tacrolimo com íons metálicos diversos

Processo: 17/16698-8
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
Vigência (Início): 01 de setembro de 2017
Vigência (Término): 31 de julho de 2018
Área do conhecimento:Ciências Exatas e da Terra - Química - Físico-química
Pesquisador responsável:Thiago Carita Correra
Beneficiário:Maria Angélica Carlos Masson
Instituição-sede: Instituto de Química (IQ). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
Vinculado ao auxílio:14/15962-5 - Mecanismos de reação de sistemas catalíticos assimétricos por espectrometria de massas e espectroscopia vibracional de íons na fase gasosa, AP.JP
Assunto(s):Tacrolimo   Fármacos   Estrutura eletrônica   Espectrometria de massas

Resumo

O composto tacrolimo é um importante imunossupressor utilizado no mundo todo e é o principal pilar de terapias imunossupressoras para transplantes de órgãos. O mecanismo de ação desse fármaco se dá através da formação de um aduto do Tacrolimo com a proteína FKBP-12, cálcio, calmodulina e calcineurina, impedindo a ativação das células-T e a consequente formação de linfocinas. A fim de elucidar esse processo, é necessário explorar qual o modo de interação do tacrolimo com o Ca2+ e outros metais (Na+, Li+ e K+) e seus sítios, assim como o sítio de protonação. Para tanto, o projeto consiste em estudar o tacrolimo e moléculas modelo (probes 1 a 3) que simulam grupos menores do tacrolimo através da espectrometria de massa, espectroscopia vibracional de íons na fase gasosa (IRMPD) e cálculos de estrutura eletrônica. Posteriormente, será avaliada a coordenação do tacrolimo com Ca2+ e o papel dessa coordenação no mecanismo de inibição das células-T. Através do presente estudo será possível entender qual a subgrupo da molécula é capaz de interagir com o os metais envolvidos nas funções metabólicas do tacrolimo, permitindo que novos fármacos sejam produzidos através da mimetização dos grupos observados no tacrolimo, além de permitir que novas espécies sejam sintetizadas de forma a possuírem o mesmo comportamento e, portanto, mecanismo de ação do tacrolimo. Do ponto de vista teórico, o tacrolimo será tratado com métodos de baixo custo computacional (Monte Carlo) para gerar uma base de confôrmeros dos quais os melhores serão tratados posteriormente por métodos de cálculos de estrutura eletrônica no nível de teoria M06-2X/6-311+g(d,p) ou B3LYP/6-311+g(d,p) e terão seus espectros vibracionais calculados para comparação com os dados experimentais. Também serão calculadas as moléculas probes para que, quando medidos experimentalmente, auxiliem na atribuição do espectro do tacrolimo. Mediante comparação dos resultados teóricos e experimentais será possível elucidar as geometrias e padrão de coordenação dos íons ao tacrolimo. Esse projeto será a continuação de estudos que serão feitos pela aluna Maria Angélica C. Masson, que recentemente foi escolhida para passar 5 meses realizando o estudo desses sistemas no laser de elétrons livres de CLIO. Como o tempo para a realização de todo o projeto é maior que 5 meses, nesse estágio no exterior a aluna somente irá apenas conseguir coletar os dados de espectroscopia do tacrolimo e dos 3 modelos de menor complexidade na região do fingerprint, o que não pode ser realizado no Brasil. Isto feito, seria fundamental coletar os dados na faixa de alto comprimento de onda, realizar os cálculos de estrutura eletrônica para caracterizar em definitivo a atribuição dos espectros vibracionais, permitindo, dessa forma, obter uma descrição completa do sistema em estudo. O estudo desse sistema não só será importante por permitir elucidar uma das etapas do mecanismo de ação do tacrolimo, assim como seu comportamento em meio biológico, mas também permitirá que o aluno envolvido entre em contato com uma técnica nova e interessante a partir de sistema modelos de simples entendimento, que podem ser aplicados em um sistema complexo de interesse biológico. (AU)

Publicações científicas
(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)
MASSON, MARIA ANGELICA C.; KARPFENSTEIN, RENAN; DE OLIVEIRA-SILVA, DIOGO; TEULER, JEAN-MARIE; ARCHIREL, PIERRE; MAITRE, PHILIPPE; CORRERA, THIAGO C. Evaluation of Ca2+ Binding Sites in Tacrolimus by Infrared Multiple Photon Dissociation Spectroscopy. Journal of Physical Chemistry B, v. 122, n. 43, p. 9860-9868, NOV 1 2018. Citações Web of Science: 1.

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