ESTUDOS DE MODELAGEM MOLECULAR PARA A IDENTIFICAÇÃO DE
NOVOS INIBIDORES SELETIVOS DE ALDEÍDO DESIDROGENASE 2 (ALDH-2)
Thayssa Tavares da Silva Cunha
Setembro/ 2014
Perfil Epidemiológico do Consumo de Cocaína
Experimentaram
cocaína
Usaram no ano de
2012
São
dependentes
2
II Levantamento Nacional de Álcool e Drogas; São Paulo, 2012.
2
Cocaína
Erythroxylon coca
Transportador
de Dopamina
Inibição da recaptação de aminas
biogênicas:
Noradrenalina
Serotonina
Dopamina
Via Mesolímbica
MECANISMO DE AÇÃO
DA COCAÍNA
FERREIRA, P. E. M.; MARTINI, R. K. Revista Brasileira de Psiquiatria; v. 23, p. 96-99, 2001.
VOLKOW, N. NIDA Research Report Series. EUA, 2010
Sistema de
Recompensa
3
Abordagens Terapêuticas Atuais
Acetilcisteína
Agente Glutamatérgico
Fonte extracelular de cisteína
Propranolol
Antagonista β-adrenérgico
Tiagabina
Inibe recaptação de GABA
Baclofeno
Agonista GABAB
Dissulfiram
Inibidor de ALDH-1 e ALDH-2
Topiramato
Ação sobre GABAA
Potencializa atividade de GABA
Modafilina
Agente Glutamatérgico
Aumenta neurotransmissão no NAC
4
KAMPMAN, K. M. Biological Psychiatry; v. 2, p. 44-48, 2005.
ALDH-2
 ALDHs humanas: superfamília com 19 enzimas
Tetramérica;
Subunidades com 500 aminoácidos;
NAD+(P)- dependente;
Presente em maior quantidade no fígado.
5
KOPPAKA, et al. Pharmacol. Rev.; v.64, no 3, p. 520-539, 2012.
Inibidores Seletivos de ALDH-2
Isoflavonóide antioxidante extraído de
flores e raízes de Pueraria lobata – Kudzu;
Daidzina
Medicina Tradicional Chinesa.
CI50 = 8 M
Pueraria lobata
Domínio de ligação
com NAD+;
Domínio catalítico;
Domínio de
oligomerização.
6
LOWE, E., D. et al. Journal Medicinal Chemistry; v. 51, p. 4482-4487, 2008.
KEUNG W. M. et al. Proc. Natl. Acad. Sci; v. 90, p. 1247-1251, 1993.
Inibidores Seletivos de ALDH-2
Inibe
a procura pela cocaína de maneira dose-dependente.
VTA
Previne o aumento dos níveis de dopamina estimulado pela
cocaína sem diminuir os níveis basais.
7
YAO, L.; et al. Nature Medicine; v. 16, p. 1024-1029, 2010.
Objetivos
O principal objetivo deste trabalho é a identificação de novos padrões
estruturais, potenciais inibidores seletivos da enzima ALDH-2 através da:
Compreensão das razões moleculares da afinidade dos inibidores seletivos daidzina e
CVT-10216.
Realização da triagem virtual da quimioteca do LASSBio® ~ 2000 compostos
cadastrados
Seleção de ligantes com padrão estrutural promissor para estudos de inibição
enzimática.
Otimização dos ligantes identificados pelos ensaios farmacológicos.
LASSBio-294
LASSBio-579
LASSBio-187
LASSBio-694
8
Metodologia
A- Avaliação da capacidade preditiva do
Programa GOLD 5.2
Seleção da Estrutura Cristalográfica
de ALDH-2 (PDB 2VLE)
B- Avaliação da capacidade do Programa GOLD 5.2
em selecionar compostos ativos versus inativos
Seleção de compostos ativos
e inativos - ChemBL
Critério: 44 ativos – IC50 <0,04µM e
44 inativos – IC50 >1µM
Desenho e otimização – Spartan 8.0
Padronização das
estruturas – Standardizer
Validação e Ancoramento
Molecular – GOLD 5.2
Visualização e Análise dos
Resultados – Pymol 1.4
Ancoramento Molecular – GOLD 5.2
Curva ROC e Cálculo da área
sobre a curva – Origin 6
9
PLANEJAMENTO DE FÁRMACOS E TRIAGEM VIRTUAL
Ferramentas
in silico
High Throughput
Screening
Analogia à substância
endógena
Ligante
(HIT)
Otimização Estrutural
Ensaios
in vitro
Ensaios
in vivo
ADME
Toxicidade
Candidato à
Fármaco
Adaptado de WERMUTH, C. G. The Practice of Medicinal Chemistry, 3a edição, Academic Press, 2008.
Ferramentas
In silico
10
PLANEJAMENTO DE FÁRMACOS E TRIAGEM VIRTUAL
Ferramentas
in silico
Triagem
Virtual
Modelo Farmacofórico
Baseada na estrutura
de ligantes
Ancoramento Molecular
Baseada na estrutura
do alvo molecular
11
PLANEJAMENTO DE FÁRMACOS E TRIAGEM VIRTUAL
Parâmetros de Avaliação
Ancoramento Molecular: “Envolve a predição da conformação e orientação do ligante no sítio de
reconhecimento molecular do alvo em questão.”
Seletividade
Percentagem de compostos
verdadeiramente ativos que foram
selecionados.
Especificidade
Fração de compostos
verdadeiramente negativos que
foram rejeitados.
Se = N ativos selecionados
Sp =
N total de ativos
Conformação e
orientação do ligante
Pontuação e Classificação
1
Se (% ativos selecionados)
Algoritmo de procura
N inativos descartados
N total de inativos
0,8
0,6
Curva ROC
(Receiver Operating Characteristic)
0,4
0,2
0
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1 - Sp (% inativos selecionados)
1
12
Resultados
Ancoramento Molecular no Programa GOLD v. 5.2
Daidzina
CVT-10216
13
Resultados
Validação da Metodologia de Triagem Virtual
Função
AUC-ROC
ChemPLP
0,6694
Goldscore
0,6276
Chemscore
0,6805
ASP
0,5579
Curva ROC para a função ChemPLP, a qual apresentou maior capacidade em selecionar
compostos ativos versus compostos inativos do banco de moléculas teste.
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Conclusões
A partir dos estudos realizados pode-se concluir que o programa GOLD 5.2 foi
validado para o ancoramento molecular da daidzina e do inibidor CVT-10216,
representando de maneira fidedigna as interações moleculares com a ALDH-2.
O parâmetro de enriquecimento curva ROC permitiu identificar a função ChemPLP
como a mais adequada na identificação de compostos ativos e a partir destes
resultados a triagem da quimioteca do LASSBio® pode ser realizada para identificar
novos ligantes da ALDH-2, abrindo novas perspectivas no desenvolvimento de
novos fármacos para o tratamento da dependência à cocaína.
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Agradecimentos
Aos organizadores do 8º ENIFarMed
Aos orientadores: Prof. Dr. Carlos Alberto Manssour Fraga e Prof. Dr.
François Noël
Ao professor Carlos Maurício Sant’Anna
Ao LASSBio®
Aos órgãos de fomento
16
Obrigada!
17
Resultados
Validação das Funções do Programa GOLD v. 5.2
RMSD (Å)
FUNÇÕES
Sem água Com água HOH2162
Chemplp
0,532
0,428
0,613
Goldscore
0,624
0,813
........
Chemscore
0,621
0,706
........
ASP
0,626
0,607
........
Sobreposição da estrutura da daidzina da
estrutura cristalográfica (PDB 2VLE) em verde, e o
resultado obtido após a validação pela função
chemplp em azul.
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