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GERAÇÃO DE UMA NOVA CLASSE DE INIBIDORES PARA A
ENZIMA PURINA NUCLEOSÍDEO FOSFORILASE HUMANA
X Salão de
Iniciação Científica
PUCRS
Ivani Pauli1, Meghan Bellows2, Christodoulos A. Floudas2, Walter Filgueira de Azevedo Jr.1
1
Faculdade de Biociências, PUCRS, 2 Computer-Aided Systems Laboratory (CASL), departamento de
Engenharia Química da Universidade de Princeton, USA
Resumo
A Purina Nucleosídeo Fosforilase humana (HsPNP) (EC 2.4.2.1) é uma enzima chave
da rota de salvamento de purinas, sendo responsável pela interconversão entre
(deoxi)nucleosídeos e bases, que em síntese serão convertidos em ácido úrico para excreção
ou reutilizados na biossíntese de ácidos nucléicos (PARKS Jr. et al. 1972). A PNP catalisa, na
presença de um fosfato inorgânico (Pi), a clivagem reversível de ligações N-ribosídicas de
nucleosídeos de purina e deoxinucleosídeos, exceto adenosina, para gerar ribose 1-fosfato e a
base púrica correspondente (KALCKAR, 1945) (Figura 1). A reação prossegue com a
inversão da configuração de α-nucleosídeos para β-ribose 1-fosfato (PORTER, 1992).
Usaremos neste trabalho a abordagem do desenho de inibidores peptídicos para o alvo
HsPNP baseado no seu sítio ativo. Características como o processo relativamente simples da
síntese de pequenos peptídeos, seu baixo custo financeiro e a facilidade de realizar
modificações estruturais no peptídeo objetivando a otimização da afinidade pela enzima alvo
(HsPNP), fazem deste projeto de pesquisa uma interessante abordagem na busca por novas
drogas contra doenças de origem auto-imune e no combate à rejeição a órgãos transplantados.
Introdução
A PNP humana (HsPNP) vem sendo investigada como alvo para o desenho de drogas,
objetivando a inibição desta enzima para o tratamento de desordens imunológicas, incluindo
doenças autoimunes do tipo IV como a artrite reumatóide, psoríase, doenças intestinais
inflamatórias e esclerose múltipla. Também inclui-se o tratamento de desordens de
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proliferação de células T como rejeição a órgãos transplantados, linfoma de células T, e
leucemia de células T. Além disso, inibidores de PNP podem ser usados para evitar a
clivagem de drogas antivirais e anti-câncer, promovendo o aumento da meia-vida desses
compostos, visto que várias dessas drogas mimetizam nucleosídeos de purina naturais e
podem, por isso, ser clivadas pela HsPNP antes de completar sua função terapêutica
(BZOWSKA et al., 2000).
Um dos maiores desafios na questão do desenvolvimento de inibidores clinicamente
efetivos para PNP tem sido alcançar o nível suficiente de inibição para a enzima. Para se obter
uma resposta clínica, inibidores de PNP têm que reduzir sua atividade até um valor limiar
muito baixo. Como exemplo de inibidor bem sucedido, em fase de testes clínicos com
humanos para o tratamento de câncer e uma variedade de doenças auto-imunes, podemos citar
a Forodesina (BCX-1777). O sucesso obtido até o momento com esse inibidor para PNP
incentiva o desenvolvimento de novas pesquisas para a geração de novos inibidores para esta
enzima.
Com o declínio da produtividade no desenvolvimento de novos medicamentos,
diferentes abordagens para o chamado desenho racional de drogas estão sendo introduzidas e
desenvolvidas. Peptídeos naturais e sintéticos estão surgindo como novos compostos
promissores podendo modular rotas de sinalização de forma específica e eficiente in vitro e in
vivo (RUBINSTEIN and NIV, 2009).
Metodologia
O presente trabalho propõe uma nova abordagem para o desenho de inibidores para
este importante alvo. Foram desenvolvidos pequenos peptídeos (de até dez resíduos de
aminoácidos) in silico utilizando o método ab initio baseado na estrutura tridimensional da
enzima. Serão realizados testes de afinidade e dinâmica molecular in silico e posteriormente
testes in vitro desde a síntese dos peptídeos até os testes de inibição.
Resultados (ou Resultados e Discussão)
Até o presente momento realizamos o desenho dos peptídeos in silico, os quais
apresentaram boa afinidade pela proteína pelas análises de afinidade por algoritmos
computacionais. Os resultados são bastante promissores e estamos partindo para a etapa in
vitro do processo de geração de potenciais inibidores.
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Figura 2. Reação catalisada pela Purina Nucleosídeo Fosforilase.
Perspectivas
Temos como perspectivas deste trabalho a implementação da metodologia de desenho de
peptídeos ab initio para o desenho racional de drogas assistido por computador. Essa
abordagem poderá auxiliar na identificação de novos compostos líderes e potenciais
inibidores para e enzima HsPNP. Após a realização dos testes de atividade, faremos a
caracterização estrutural e cinética dos novos inibidores identificados para a enzima HsPNP.
Uma vez que tenhamos resultados positivos, esta mesma metodologia poderá ser usada para o
desenho de inibidores peptídicos para outros alvos potenciais para o desenho de drogas. Ao
fim do trabalho temos como meta a publicação de artigos científicos em revistas
internacionais indexadas da área para divulgação dos resultados obtidos.
Referências
KALCKAR, H. M. Enzymatic synthesis of a nucleoside. The Journal of Biological Chemistry, v. 158, 723724, May. 1945.
PARKS Jr., R. E.; AGARWAL, R. P. The enzymes. vol. 7. New York: Academic Press, 1972. 1834p.
PORTER, D. J. Purine nucleoside phosphorylase. Kinetic mechanism of the enzyme from calf spleen. The
journal of biological chemistry, v. 267, 7342-7351, Apr. 1992.
BZOWSKA, A.; KUKIKOWSKA, E.; SHUGAR, D. Purine Nucleoside Phosphorylases: properties, functions
and clinical aspects. Pharmacology and Therapeutics, v. 88, 349-425, Dec. 2000.
RUBINSTEIN, M.; NIV, M. Y. Peptidic modulators of protein-protein interactions: Progress and challenges in
computational design. Biopolymers, in press, Feb. 2009.
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