Glicose 6-fosfato desidrogenase como alvo molecular para desenvolvimento de fármacos: estudos estruturais e identificação de inibidores

Autor(es)

Gustavo Fernando Mercaldi

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: Campinas, SP.
• Instituição: Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Instituto de Biologia
• Data de defesa: 2016-07-13

Membros da banca

Artur Torres Cordeiro; Alisson Campos Cardoso; Marcio Vinicius Bertacine Dias; Paulo Sérgio Lopes de Oliveira; Ariel Mariano Silber

• Orientador: Artur Torres Cordeiro

Resumo

Tripanossomíase americana e leishmanioses são doenças infecciosas potencialmente fatais, causadas pelos protozoários flagedos Trypanosoma cruzi e Leishmania spp, respectivamente. Essas enfermidades afetam milhões de pessoas, majoritariamente em países em desenvolvimento de regiões tropicais e subtropicais, causando um grande impacto nas populações afetadas. Os fármacos atualmente disponíveis para tratar essas condições possuem limitações quanto à segurança, eficácia e/ou regime de tratamento. Esse panorama ressalta a importância de iniciativas que contribuam para a compreensão da biologia destes parasitas ou para o desenvolvimento de novos fármacos com utilidade terapêutica. A enzima glicose-6-fosfato desidrogenase (G6PDH) tem sido explorada como um alvo promissor para o desenvolvimento de fármacos. A G6PDH catalisa o primeiro passo da via de pentose fosfato, uma via essencial para manutenção do balanço oxidativo que também supre as células com moléculas importantes para biossíntese de lipídeos, nucleotídeos, vitaminas e aminoácidos. Esta enzima é essencial para sobrevivência de protozoários do gênero Trypanosoma de modo que depleção dos níveis da proteína, ou sua inibição por moléculas orgânicas, afeta o crescimento destes parasitas. Até o momento, os melhores inibidores da G6PDH são derivados halogenados do esteroide desidroepiandrosterona (DHEA), capazes de inibir fortemente as G6PDHs de humanos (HsG6PDH) e T. cruzi (TcG6PDH), mas sem efeito sobre a enzima de L. mexicana (LmG6PDH). Novos inibidores das G6PDHs foram identificados em uma coleção de 30.000 moléculas orgânicas através de uma campanha de triagem biológica automatizada em larga escala (HTS) com a TcG6PDH. Derivados de quinazolinonas e tienopirimidinas mostraram inibir a TcG6PDH por mecanismo incompetitivo e regras preliminares de relações estrutura-atividade foram estabelecidas para ambas as classes de inibidores. Características estruturais que contribuem para seletividade para a TcG6PDH sobre a enzima humana foram identificadas e experimentos com a forma epimastigota de T. cruzi mostraram que os derivados de quinazolinonas afetam a proliferação do parasito in vitro, indicando que as essas moléculas são promissores inibidores que devem ser considerados para otimizações futuras. Derivados de quinazolinonas também se mostraram capazes de inibir a LmG6PDH por mecanismo incompetitivo, confirmando que a proteína de Leishmania possui um sítio para interação com inibidores após a formação do complexo enzima-substrato(s). Os derivados de quinazolinonas ativos contra a LmG6PDH surgem como potenciais sondas químicas para avaliar a importância destas enzimas em parasitas do gênero Leishmania. Finalmente, estudos estruturais com as G6PDHs permitiram a obtenção da estrutura cristalográfica do complexo ternário Tc?G6PDH-G6P-NADPH, que revelou detalhes das bases moleculares de reconhecimento do substrato e do cofator. A comparação desta estrutura com a enzima homologa humana permitiu a identificação de uma cavidade próxima ao sítio de ligação do cofator que pode ser explorada para o desenho de novos inibidores competitivos seletivos para a TcG6PDH. Deste modo, nossos resultados contribuem para um aumento no conhecimento estrutural e funcional sobre as G6PDHs, uma enzima com papel biológico essencial, podendo em ultima instância auxiliar para um aumento da compreensão sobre a biologia de parasitas tripanossomatídeos, bem como para o desenvolvimento de novas alternativas terapêuticas que venham atender necessidades clínicas não satisfeitas para doença de Chagas e leishmanioses (AU)

• Processo FAPESP: 10/17849-0 - Desenvolvimento de um ensaio para triagem molecular de alto desempenho (high throughput screening) de inibidores da enzima glicose-6-fosfato desidrogenase de Trypanosoma cruzi
• Beneficiário: Gustavo Fernando Mercaldi
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado