ESTUDOS DE MODELAGEM MOLECULAR PARA A IDENTIFICAÇÃO DE

NOVOS INIBIDORES SELETIVOS DE ALDEÍDO DESIDROGENASE 2 (ALDH-2)

Thayssa Tavares da Silva Cunha

Setembro/ 2014

2

Perfil Epidemiológico do Consumo de Cocaína

II Levantamento Nacional de Álcool e Drogas; São Paulo, 2012.

Experimentaram cocaína

Usaram no ano de 2012

Sãodependentes

2

3

Erythroxylon coca

Cocaína

Inibição da recaptação de aminas biogênicas:

Noradrenalina

Serotonina

Dopamina

Via Mesolímbica

Sistema de RecompensaMECANISMO DE AÇÃO

DA COCAÍNA 3

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

Transportador de Dopamina

4

Abordagens Terapêuticas Atuais

AcetilcisteínaAgente Glutamatérgico

Fonte extracelular de cisteína

BaclofenoAgonista GABAB

TiagabinaInibe recaptação de GABA

ModafilinaAgente Glutamatérgico

Aumenta neurotransmissão no NAC

DissulfiramInibidor de ALDH-1 e ALDH-2

PropranololAntagonista β-adrenérgico

TopiramatoAção sobre GABAA

Potencializa atividade de GABA

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.

6

Inibidores Seletivos de ALDH-2

Daidzina

CI50 = 8 M

Domínio de ligação com NAD+;

Domínio catalítico;

Domínio de oligomerização.

Isoflavonóide antioxidante extraído de flores e raízes de Pueraria lobata – Kudzu;

Medicina Tradicional Chinesa.

Pueraria lobata

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. 

VTA

7

Inibidores Seletivos de ALDH-2

YAO, L.; et al. Nature Medicine; v. 16, p. 1024-1029, 2010.

Inibe a procura pela cocaína de maneira dose-dependente.

Previne o aumento dos níveis de dopamina estimulado pela cocaína sem diminuir os níveis basais.

8

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-694

LASSBio-187

LASSBio-579

99

Metodologia

A- Avaliação da capacidade preditiva do Programa GOLD 5.2

Desenho e otimização – Spartan 8.0

Validação e Ancoramento Molecular – GOLD 5.2

Visualização e Análise dos Resultados – Pymol 1.4

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

Padronização das estruturas – Standardizer

Ancoramento Molecular – GOLD 5.2

Curva ROC e Cálculo da área sobre a curva – Origin 6

Seleção da Estrutura Cristalográfica de ALDH-2 (PDB 2VLE)

10

PLANEJAMENTO DE FÁRMACOS E TRIAGEM VIRTUAL

Ferramentas in silico

High Throughput Screening

Analogia à substância endógena

Ligante(HIT)

Ensaios in vitro

Ensaios in vivo

ADMEToxicidade

FerramentasIn silico

Candidato àFármaco

Otimização Estrutural

Adaptado de WERMUTH, C. G. The Practice of Medicinal Chemistry, 3a edição, Academic Press, 2008.

11

PLANEJAMENTO DE FÁRMACOS E TRIAGEM VIRTUAL

Ferramentas in silico

TriagemVirtual

Baseada na estrutura de ligantes

Baseada na estrutura do alvo molecular

Modelo Farmacofórico

Ancoramento Molecular

121212

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.”

Conformação e orientação do ligante

Pontuação e Classificação

Algoritmo de procura

Seletividade Percentagem de compostos verdadeiramente ativos que foram selecionados.

EspecificidadeFração de compostos verdadeiramente negativos que foram rejeitados.

N ativos selecionados

N total de ativosSe = N inativos descartados

N total de inativosSp =

Se

(%

ati

vo

s s

ele

cio

na

do

s)

1 - Sp (% inativos selecionados)

00 0,2 0,4 0,6 0,8 1

0,2

0,4

0,6

0,8

1

Curva ROC (Receiver Operating Characteristic)

13

Resultados Ancoramento Molecular no Programa GOLD v. 5.2

Daidzina CVT-10216

14

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.

15

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.

16

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

17

Obrigada!

1818

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.