Prospecção de substâncias inibidoras das proteases Mpro do SARS-CoV-2 e NS2B-NS3 dos vírus DENV-2 e ZIKV a partir dos metabólitos secundários de Mangifera indica

Abstract

A COVID-19 causou milhões de vítimas desde 2019 e para o controle dessa pandemia as vacinas tornaram-se importantes para conter a disseminação rápida da doença, apesar de suas eficácias serem menores que 100%. Outro avanço para conter a COVID-19 foi marcado pela reposição do medicamento PaxlovidTM, dedicado ao tratamento, mas que mostrou limitações indicando assim a necessidade de desenvolvimento de novos agentes antivirais. Em várias localidades do mundo, o vírus SARS-CoV-2 sofreu mutação e hoje ele faz parte do controle endêmico de cada país. Embora a COVID-19 tenha sido controlada, o vírus responsável pela doença entrou na lista epidemiológica de doenças como a Dengue, Zika, Chikungunya, Chagas, e outras. A co-circulação desses patógenos é responsável pela ocorrência de casos de co-infecção nos países da América do Sul e Central, inclusive o Brasil. Desta forma, desenvolver substâncias com amplo espectro de inibição se faz importante. A estratégia adotada neste trabalho utiliza como alvo as proteases encontradas nesses patógenos. Diante disto, o objetivo desta tese foi realizar o estudo fitoquímico da Mangifera indica (Anacardiaceae), identificar seus metabólitos secundários como potenciais de inibidores nas proteases do SARS-CoV-2 (Mpro) e NS2B/NS3 da Dengue (DENV-2) e da Zika (ZIKV). O estudo fitoquímico identificou dois compostos, o taraxerol (24) e galato de metila (25) que serviram de material de partida e inspiração para a obtenção de análogos semissintéticos e sintéticos, utilizando diferentes abordagens de modificação estrutural. A semi-síntese do (24) junto a padrões isolados de triterpenos e fitoesteróis (15, 26-28) focalizou em reações de oxidação e acetilação e permitiu a obtenção de 5 derivados oxidados (15a, 15a', 24a, 26a, 27a) e 2 derivados acetilados (15b, 26b). Por outro lado, a síntese de galatos inspirados no núcleo do (25) utilizou como substrato o ácido gálico com diferentes álcoois naturais e não naturais via esterificação e metilação, onde foram obtidos 13 derivados (25a-25m). Os ensaios in vitro dos metabólitos isolados e seus derivados em conjunto com estudos de docking sugeriram que a porção galoil mostra-se uma estrutura adequada que pode interferir na atividade das proteases. Por este motivo, os efeitos inibitórios do (25) e seus derivados (25a-25m) foram avaliados contra as proteases Mpro e NS2B/NS3 dos vírus Zika e Dengue. Dentre os derivados sintéticos, os compostos 25e e 25i foram os mais ativos contra a Mpro com valores de CI50 de 2,60 e 4,0 µM, respectivamente. Os compostos 25f e 25g foram os mais potentes contra a protease do ZIKV com valores de CI50 de 2,71 e 1,91 µM, respectivamente. O perfil de atividade contra a NS2B-NS3 do DENV-2 foi diferente com os derivados 25e e 25f apresentando inibição moderada com valores de CI50 de 66,0 e 59,29 µM, respectivamente. Verificou-se que os derivados 25f e 25g inibiram a NS2B-NS3 do ZIKV através de um mecanismo não competitivo. O estudo também mostrou que os derivados 25e e 25f poderiam exercer inibição alostérica na bolsa T122C da NS2B/NS3 do DENV-2. Além disso, o docking molecular revelou diferentes tipos de interações, entre as mais proeminentes, as ligações de hidrogênio com a porção galoil.

Abstract: COVID-19 caused the loss of millions of lives since 2019 and to control the pandemic, vaccines have been important in containing the rapid spread of the disease; despite their effectiveness being lower than 100%. Other advance to control this disease was the repositioning of PaxlovidTM, as a antiviral agent against COVID-19. Nevertheless, it has shown limitations because of the side effects associated with the treatment. Thus, there is constant need to develop new antiviral agents. In several locations around the world, the SARS-CoV-2 virus has mutated and today it is part of the endemic control in each country. Although COVID-19 has been controlled, the virus responsible for the disease has entered the epidemiological list of diseases such as Dengue, Zika, Chikungunya, Chagas, among others. The co-circulation of these pathogens is responsible for the occurrence of cases of coinfection in Latine and Central America countries including Brazil. Therefore, developing substances with a broad spectrum of inhibition is important. The strategy adopted in this work uses as a target the proteases found in these pathogens. This thesis aimed to perform phytochemical studie of Mangifera indica (Anacardiaceae), identify your metabolites secundaries as potentials of inhibitors in SARS-COV-2 (MPro) and NS2B/NS3 (twocomponent nonstructural NS2B-NS3 proteases q3r) of dengue (DENV-2) and Zika (ZIKV). Two compounds known as taraxerol (24) and methyl gallate (25) were obtained from Mangifera indica, which served as substrate for obtaining semi-synthetic and synthetic analogues with different structural modification approaches. Taraxerol (24) and isolated standards of triterpenes and phytosterols (15, 26-28) were subjected to semisynthetic transformations focused in oxidation and acetylation reactions, were we obtained 5 oxized derivatives (15a, 15a', 24a, 26a, 27a) and 2 acetylated derivatives (15b, 26b), respectively. The synthesis of gallates from the nucleus of (25) used gallic acid as substrate with different natural and non-natural alcohols by esterification and methylation were we obtained 13 derivatives (25a-25m). Previous biological testing of these compounds against the SARSCoV-2 main protease (Mpro) in conjunction with docking studies suggested the galloyl group as a suitable scaffold that can interfere with the proteases. For this motive, the inhibitory effects of (25) and derivatives (25a-25m) were evaluated against the Mpro and NS2B/NS3 proteases of Zika and Dengue virus. Among the compounds, 25e and 25i were the most active against Mpro with IC50 values of 2.60 and 4,0 µM, respectively. Compounds 25f and 25g were the most potent against ZIKV protease with IC50 values of 2.71 and 1.91 µM, respectively. The bioactivity profile against DENV NS2B/NS3 was different with 25e and 25f showing moderate inhibition with IC50 values of 66,0 and 59.29 µM, respectively. It was found that 25f and 25g inhibited ZIKV NS2B/NS3 via a non-competitive mechanism. The study also showed that 25e and 25f could exert allosteric inhibition at the T122C pocket of DENV2 NS2B/NS3. Molecular docking revealed different types of interactions among the most prominent were hydrogen bonding with the galloyl moiety.