Estudo de Inibidores da Enzima Integrase de HIV-1 por Simulação de
Dinâmica Molecular
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Emily C. M. Fonseca * (IC), José R. A. Silva (PG), Cláudio N. Alves (PQ)
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Laboratório de Planejamento e Desenvolvimento de Fármacos, Instituto de Ciências Exatas e Naturais, Universidade
Federal do Pará, CP 11101, 66075-110, Belém, PA, Brasil. *[email protected]
Palavras Chave: Inibidor, GS-B, Integrase, HIV-1, Dinâmica Molecular
Introdução
A síndrome da imunodeficiência adquirida,
AIDS (do inglês, Acquired Immunodeficiency
Syndrome), é uma doença causada pelo vírus HIV
que compromete o sistema imunológico impedindoo de proteger o organismo contra agressões
externas. Dentre as três enzimas essenciais para o
ciclo de vida do vírus HIV encontra-se a integrase
(IN), que é essencial para a replicação viral, sendo
responsável por inserir o DNA pró-viral no
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cromossomo do hospedeiro .
Estudos recentes identificaram os ácidos
terc-Butoxi-(4-fenil-quinolin-3-il)-acético
(tBPQAs)
com uma nova classe de inibidores alostéricos da IN
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com duplo modo de ação . Um dos derivados de
tBPQAs (denominado GS-B) apresenta uma
elevada atividade antiviral com o valor de EC50 igual
a 18nM. A região alostérica onde o GS-B está
complexado, destacam-se interações com os
resíduos Gln194, Glu115, His116 e Gln194. Estas
interações
proporcionam
uma
mudança
conformacional na IN, impedindo que esta realize
sua função de clivagem.
Neste sentido, o objetivo deste trabalho é
elucidar o provável modo de ação deste inibidor na
região aloestérica da enzima IN a partir de métodos
de simulação por Dinâmica Molecular (DM). As
simulações foram realizadas utilizando o pacote
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AMBER versão 12 .
Figura 1. Sobreposição da IN nas formas (A) apo (B) holo. Onde as
conformações iniciais para ambas formas estão em dourado e as finais em
azul (para apo) e vermelho (para holo).
Na Figura 1, a região 1 destacada
corresponde à região alostérica onde encontra-se o
inibidor GS-B e a região 2 compreende o sítio
catalítico da IN. Na simulação realizada para a
forma apo não são identificadas mudanças
significativas nas regiões destacadas. Porém,
quando comparadas às estruturas inicial e final para
a forma holo, mudanças significativas podem ser
obervadas. Onde se destaca a aproximação do loop
que é formado pelos resíduos His116, Glu115 e
Thr119 que por consequência ocasiona uma
modificação na cavidade do sítio catalítico da IN.
Dentre as principais interações encontradas entre
os resíduos que compõe a região alostérica e o
inibidor, pode-se observar quantitativamente a
diminuição da distância do inibidor em relação aos
resíduos que compõe o loop localizado na região
alostérica.
Resultados e Discussão
Primeiramente, duas simulações foram realizadas.
Na primeira, o dímero da IN foi simulado em sua
forma apo (sem inibidor) e a segunda, na forma holo
(com inibidor). As simulações de dinâmica molecular
foram realizadas utilizando o AMBER12 software. O
campo de força AMBER 99SB16 foi utilizado para
descrever
a
proteína
e
o
solvente,
enquanto que o inibidor foi descrito com o campo de
força AMBER geral (GAFF). As cargas para o
inibidor foram obtidas utilizando o método AM1BCC, como implementado no programa AMBER 12.
O complexo foi preparado com o programa Leap.
Uma caixa cúbica de água de 12 Å foi criada para o
sistema (Enzima-Inibidor). Então, foram aplicados
10000 passos de minimização, aplicando cutoff de 8
Å. Em seguida, o complexo já minimizado, foi então
gradualmente aquecido até 300K durante 300 ps,
utilizando uma constante de restrição igual a 10
kcal/mol Ų à proteína. Além disso, outros 300 ps
foram realizados à temperatura constante de 300K.
Finalmente, 5ns de simulações DM foram realizadas
para o complexo. O algoritmo SHAKE foi aplicado
em todas as ligações de hidrogênio.
Conclusões
Os resultados obtidos pelas simulações de
DM para as formas apo e holo da enzima IN de HIV1 elucidaram o modo de ação do inibidor GS-B na
região alostérica. Onde as mudanças ocasionadas
nessa região provocaram modificações no sítio
catalítico da IN. Desta forma, a simulação por DM
apresentou-se como uma excelente ferramenta para
avaliação e determinação das principais interações
existentes no complexo enzima-inibidor. Além disso,
esses resultados podem ser utilizados para o
planejamento de novos inibidores alostéricos
derivados de tBPQAs.
Agradecimentos
UFPA e CNPQ
1
Cunico, W.; Gomes, C. R. B. e Junior, W. T. V. HIV- Recentes
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Geleziunas, R.; Sakowicz, R. New class of HIV-1 Integrase (IN)
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