Laboratório de Cristalografia de ProteínasGrupo de Física Biológica

FCFRP-USP

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Desenho de Fármacos baseado em estrutura de proteínas

M. Cristina Nonato

EstéricaQuímica

-

+-+

-+

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Estrutura

Função

Estrutura de Proteínas: Primária

sequência de aminoácidos

N C

Ligação peptídica

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Os 20 L-aminoácidosG A

D

R I

M R H L C

E N K F Y

Q S W P

V

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Geometria de uma cadeia polipeptítica

Rígida e planar

- ângulo torsional entre os planos definidos pelos átomos C-C- N e C- N-C

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Estrutura de Proteínas: Secundária Hélices

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Mão direita Repetição dos ângulos e Ala, Leu, Glu

Hélice - ( ABUNDANTE)

= - 57o e =- 47o

número de resíduos/volta = 3.6 Estabilizada por pontes de hidrogênio entre os grupos

NH e CO da cadeia principal. O grupo CO interage com o NH 4 resíduos a frente ( sequencialmente)

Hélice – 310 ( PEQUENAS QUANTIDADES)

= - 49o e =- 26o

número de resíduos/volta = 3.0

Val, Ile, Cys, Phe Até seis fitas

Estabilizada por pontes de Estabilizada por pontes de hidrogêniohidrogênio

entre os grupos NH e CO de entre os grupos NH e CO de diferentes fitasdiferentes fitas

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Estrutura de Proteínas: Secundária Folhas

Estrutura de Proteínas : Turns e loops

Gly (flexibilidade estérica), Asp, ProGly (flexibilidade estérica), Asp, Pro

Responsáveis pela reversão da direção da Responsáveis pela reversão da direção da cadeia polipeptídicacadeia polipeptídica

Superfície da proteínaSuperfície da proteína

Resíduos com cargaResíduos com carga

Sítios de reconhecimento dos anticorpos, da Sítios de reconhecimento dos anticorpos, da fosforilação, glicosilação e da hidroxilaçãofosforilação, glicosilação e da hidroxilação

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Interações entre cadeia principal e cadeia lateral

-Ligações covalentes – pontes dissulfeto

-Ligãções de Hidrogênio entre: NH´s e C=O´s grupos amida e cadeias

lateraisdoador grupos OH, NH and

SH e receptor C=0, O-, N, S and O groups

-Interações de Van der Waals, não polares e entre anéis aromáticos

-Ligação Iônica : Lys, Arg e His (+) e Asp, Glu(-)

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Estrutura de Proteínas: Terciária

Estrutura de Proteínas: Quaternária

Oligomerização- subunidades Interações Hidrofóbicas , polares, covalentes,...

HIV-ProteaseLaboratório de Cristalografia de Proteínas

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Cristalografia de raios-X

NMR – alinhamento do spin nuclear

SAXS ( baixo ângulo ) – máscara

Dicroísmo circular – absorção de luz - elementos de estrutura secundária

Fluorescência – absorção Triptofanos , Tirosinas

EPR – alinhamento dos spins eletrônicos

Modelagem Molecular

Genoma Estrutural

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Fármaco

RECEPTOR

-

++

-

++

-

-

RELAÇÃO

Fármaco X receptor

“BONS INIBIDORES DEVEM APRESENTAR COMPLEMENTARIDADE QUÍMICA E ESTRUTURAL”

+ +

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Desenho de fármacos baseado em estrutura de proteínas

Abordagem racional

Doenças estão associadas a eventos moleculares

Validação

Estrutura tridimensional

SeletividadeALVO (S)

Desenho de fármacos baseado em estrutura de proteínas

SÍTIO(S) PARA INIBIÇÃO

Sítio ativo

Sítio de ligação do cofator

Superfície da proteína (loop)

...

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Desenho de fármacos baseado em estrutura de proteínas

Composto (S) de partida ( inibidor )

Métodos experimentais

Produtos naturais

Química Combinatorial

Banco de compostos (Indústria)

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Ensaios biológicos

“High-Throughput screening”

Desenho de fármacos baseado em estrutura de proteínas

Composto (S) de partida ( inibidor )

selecionar e predizer conformação dos ligantes

Métodos Computacionais

“Docking” ( banco de estruturas )

QSAR...

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DOCKING

Reconhecimento molecular( químico e estérico)

Campo de Força (Ex: Amber)

Função de pontuação (energia)

GRID

Flexibilidade

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Química sintética

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XK-263 inhibitor binding to HIV-1 Protease (1hvr)

Sialic acid binding to Hemagglutinin (4hmg)

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AlvoEstrutura 3D

do alvo

Screening de

compostos de partida

Estrutura alvo + inibidor

DockingAb initio

Produtos naturais

Banco de dados

de compostos

Sítios e modo

de ligação

Alterações no inibidor

Química sintética

Modelagemteórica

Química combinatorial

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Fármaco

Inibidor

Testes clínicos

Testes pré-clínicos

Toxicidade

Veiculação

PropriedadesFarmacocinéticas

ModelagemMolecular

Toxicologia

NMR

Química Combinatorial

Espectroscopia

Biologia Molecular

Bioquímica

Produtos Naturais

Química Sintética

Cristalografia de Proteínas

Fármaco

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Agradecimentos

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