Estudos in silico para o desenvolvimento de um novo inibidor da enzima 14a-demetilase de Acanthamoeba spp.

Abstract

O processo de desenvolvimento de fármacos permanece longo, caro e complexo. Com intuito de otimizar o processo, diversas abordagens computacionais têm sido desempenhadas, como a construção de modelos de farmacóforos. A enzima 14a-demetilase (CYP51) demonstra ser um potencial alvo para o tratamento da doença ceratite por Acanthamoeba. Esta enzima tem seu papel na via de biossíntese do ergosterol, importante componente de membrana do protozoário. A Acanthamoeba spp. pode ser capaz de gerar opacidade e intenso processo infeccioso na córnea por meio da abrasão do epitélio. Atualmente, não há um tratamento eficaz e específico para esta doença ocular potencialmente devastadora. Com o objetivo de identificar potenciais inibidores da enzima CYP51 de Acanthamoeba foram desenvolvidos estudos in silico baseados em modelagem molecular pela construção e validação de modelos de farmacóforo e aplicação de triagem virtual de compostos. Foram construídos e validados 13 farmacóforos baseados em inibidores da enzima CYP51 de Acanthamoeba spp., Trypanosoma cruzi e Leishmania spp. e 4 farmacóforos baseados na estrutura da enzima CYP51 de Acanthamoeba castelanii. Na etapa de triagem virtual, foi empregada a biblioteca SPECS partindo de mais de 1 milhão de compostos para a seleção de 79 potenciais inibidores da enzima. Estes compostos foram avaliados estruturalmente quanto as interações realizadas com aminoácidos e a posição adotada no sítio ativo com seleção de 19 compostos para posteriores estudos de planejamento e síntese e avaliação da atividade biológica.

Abstract: The drug discovery and development process remain a long, expensive, and complex. To optimize this process, several computational approaches have been performed, such as the construction of pharmacophore models. The enzyme 14a-demethylase (CYP51) shows to be a potential target for the treatment of Acanthamoeba keratitis disease. This enzyme has its role in the biosynthesis pathway of ergosterol, an important membrane component of Acanthamoeba. The Acanthamoeba may be able to generate opacity and intense infectious process in the cornea by abrasion of this epithelium. Currently, there is no effective and specific treatment for this potentially devastating eye disease. To identify potential inhibitors of the CYP51 enzyme from Acanthamoeba, in silico studies based on molecular modeling were developed by building and validating pharmacophore models and applying virtual screening of compounds. Thirteen pharmacophores based on CYP51 enzyme inhibitors from Acanthamoeba spp., Trypanosoma cruzi, and Leishmania spp. and four pharmacophores based on the CYP51 enzyme structure from Acanthamoeba castelanii were built and validated. In the virtual screening, the SPECS library started with more than 1 million compounds for the selection of 79 potential inhibitors of the enzyme. These compounds were structurally evaluated regarding the interactions with amino acids and the pose adopted in the active site with a selection of 19 compounds for further planning and synthesis studies and evaluation of the biological activity.