Avaliação de novos compostos sobre a atividade de colinesterases em modelos in silico e in vitro
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Data
2012-06-04Terceiro membro da banca
Schetinger, Maria Rosa Chitolina
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A enzima acetilcolinesterase (EC 3.1.1.7, AChE) é responsável por terminar a ação da acetilcolina nas
junções das terminações nervosas com seus órgãos efetores ou sítios pós-sinaptícos. A atividade desta
enzima pode ser inibida por compostos organofosforados (OP), e sua inativação resulta em um acúmulo
de acetilcolina nos receptores colinérgicos, levando a crise colinérgica que pode levar a morte. No Brasil,
se destaca o uso do composto OP metamidofós, que é largamente utilizado no controle de pragas em
culturas agrícolas e tem sido relacionado com altas taxas de intoxicação. Atualmente, os únicos
compostos capazes de reverter a inibição da AChE por OP são as oximas, tais compostos podem reativar
a enzima devido a seu alto poder nucleofílico, podendo atacar e retirar o grupamento fosforil da enzima
inibida. Porém, tais compostos apresentam efeitos tóxicos, e tem seu uso limitado pela alta especificidade,
com cada oxima atuando na AChE inibida por apenas alguns compostos OP. Tais limitações criam a
necessidade do desenvolvimento de novos fármacos com potencial reativador da AChE com menores
efeitos colaterais. Neste sentido, se tem utilizado uma série de ferramentas computacionais (modelos in
silico), com o objetivo de entender as interações que ocorrem em nível molecular e, desta forma,
racionalizar o desenvolvimento de novos compostos. Sendo assim, o objetivo desta tese consiste em
avaliar a atividade de três novos compostos, em comparação com duas oximas já utilizadas na clínica
(obidoxima e pralidoxima), sobre a atividade da AChE inibida por metamidofós, tanto em modelos in
silico como in vitro. Como resultados, observamos que os três novos compostos foram capazes de reativar
a AChE de eritrócitos humanos inibida por metamidofós, contudo com menor eficiência que as oximas já
utilizadas na clínica. Porém, todos os novos compostos foram capazes de reativar a enzima
butirilcolinesterase (BChE), uma enzima acessória à AChE no sistema colinérgico, inibida por
metamidofós, enquanto nenhumas das oximas clássicas tiveram qualquer atividade reativadora nesta
enzima. Nosso trabalho também demonstrou que a pralidoxima, que obteve a melhor constante de
reativação entre todos os compostos testados, ataca a ligação fosforo-oxigênio (formada entre o
metamidofós e o resíduo Ser203, da tríade catalítica da AChE) via uma região conhecida como
oxyanion-hole , que compreende os resíduos Gly120, Gly121 e Ala204. Tal achado pode ajudar no
desenvolvimento de novos compostos com melhor atividade reativatória na AChE inibida por OPs. Além
disso, mostramos aqui pela primeira vez, a contribuição de cada resíduo de aminoácido da AChE, num
raio de 14 Å do ligante, para a ligação das oximas no seu sítio ativo, usando métodos de química
quântica. Tais achados mostraram a importância da presença de um nitrogênio quaternário para a
estabilização das oximas no sítio ativo; assim como colheu evidências que a forma ativa das oximas seria
a sua forma desprotonada, ao invés da forma protonada, o que tem sido alvo de algum debate no meio
cientifico. Particularmente importante, foi demonstrado a contribuição fundamental de aminoácidos que
se encontram distantes do ligante, para a estabilização e conformação adotada pelos compostos, e que até
o momento tem sido negligenciados em estudos in silico. Por fim, nosso estudo também avaliou os efeitos
tóxicos do composto isatina-3-N4-benziltiosemicarbazona (IBTC) em camundongos, o qual apresentando
baixa toxicidade, com valores de dose letal mediana (LD50) superiores a 500 mg/kg. Desta forma, este
estudo contribui para a desenvolvimento de novos fármacos capazes de reativar a AChE e que apresentem
menos efeitos tóxicos.