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???metadata.dc.type???: Tese
Title: Planejamento baseado na estrutura da metaloprotease BPMP-I e avaliação de tiossemicarbazonas ativas contra a peçonha da serpente Bothrops pauloensis
Other Titles: Structure-based planning Of BPMP-I metalloprotease and evaluation Of thiosemicarbazones active against The snake venom Bothrops Pauloensis
???metadata.dc.creator???: Ferreira, Francis Barbosa 
???metadata.dc.contributor.advisor1???: Sant'Anna, Carlos Mauricio Rabello de
First advisor-co: Ávila, Veridiana de Melo Rodrigues
???metadata.dc.contributor.referee1???: Albuquerque, Magaly Girão
???metadata.dc.contributor.referee2???: Rodrigues, Renata Santos
???metadata.dc.contributor.referee3???: Castro, Rosane Nora
???metadata.dc.contributor.referee4???: Pontes, Emerson Guedes
???metadata.dc.description.resumo???: Neste trabalho, foram utilizadas semi e tiossemicarbazonas, selecionadas na quimioteca do LaDMol-QM (Dequim-UFRRJ), para o estudo das interações destas com o sítio ativo de uma metaloprotease da peçonha da serpente Bothrops pauloensis por modelagem molecular e ensaios de inibição da atividade enzimática e biológica sobre a toxina. A estrutura cristalográfica de uma metaloprotease (BaPI) complexada com um inibidor (um peptideomimético) (código PDB 2W12) foi utilizada como molde para a construção do modelo 3D da metaloprotease da peçonha de B. pauloensis (BpMP-I). O modelo 3D teórico da BpMP-I, inédito para esta toxina, apresentou bons parâmetros de qualidade, sendo considerado adequado para estudos de planejamento de ligantes baseado na estrutura. As tiossemicarbazonas obtiveram melhores resultados, quando comparados com os resultados das semicarbazonas, tanto para os ensaios de docagem molecular quanto para estudos de inibição da atividade enzimática in vitro. Estudos por métodos semiempíricos indicam uma entalpia de interação positiva, sugerindo que a inibição enzimática por estes compostos deve ser um processo controlado entropicamente. Os resultados foram utilizados para selecionar o derivado LDQM-IN-23 e propor modificações estruturais planejadas racionalmente, visando melhorar a interação deste com a toxina. O estudo do sítio catalítico da metaloprotease mostrou que esta possui uma cavidade adjacente com grupos amino das ligações peptídicas disponíveis para interação. Foi proposta, então, a inserção de um grupo carboxilato com diferentes espaçadores, 2 (LDQM-IN-23b) e 3 grupos metileno (LDQM-IN-23c). Os resultados de docagem e otimização semi-empírica mostraram que houve uma melhora considerável na interação dos ligantes modificados, os quais foram sintetizados e testados para as atividades de inibição enzimática e biológica. Na inibição enzimática, houve melhora da CI50 com o aumento do espaçador. O composto LDQM-IN-23 tem CI50 de 3011,00 μM e os compostos modificados possuem a CI50 de 79,12 (LDQM-IN-23b) e 1,77 μM (LDQM-IN- 23c). Estes compostos foram testados para a inibição da atividade hemorrágica in vivo induzida pela Botropoidina, uma metaloprotease da classe P-III, e pela peçonha bruta de B. pauloensis. Os três compostos conseguiram inibir a atividade hemorrágica induzida pela toxina isolada e pela peçonha, sendo que o composto LDQM-IN-23c mostrou maior eficiência, quando comparado com os outros dois, e para a proporção de 1:10 (m/m peçonha/inibidor) a inibição da atividade foi de 100%. Foi realizado um estudo de docagem deste composto líder com outras metaloproteases de peçonha de serpentes (SVMPs – Snake Venom Metalloproteinases), de espécies e gêneros diferentes, mostrando que este ligante consegue interagir com outras SVMPs e é um candidato para inibir a atividade hemorrágica de SVMPs presentes na peçonha, não só de B. pauloensis, mas de outras serpentes
Abstract: In this work, semi and thiosemicarbazones selected from the LaDMol-QM library, were used to study their interactions with a metalloproteinase from the snake Bothrops pauloensis (BpMP-I) by molecular modelling and enzymatic inhibition assays with the toxin. The crystalographic structure of BaPI (PDB code: 2W12) was used as a mold to build the 3D model of BpMP-I by homology modeling. The theorical model of BpMP-I showed good quality parameters and was used in a subsequent molecular modeling study. The thiossemicarbazones showed better molecular docking results and in vitro enzymatic inhibitions assays than semicarbazones. Studies by semi-empirical methods indicate a positive enthalpy of interaction, suggesting that the enzyme inhibition by these compounds must be a entropy-driven process. The results were used together to select the LDQM-IN-23 compound and propose rationally designed modifications to improve the interactions with the toxin. The study of the catalytic site of BpMP-I showed that there is an adjacent pocket with amino groups of the peptide bonds available for interaction. All results were used together to design structural changes, aiming the enhancing of the interaction with toxin. Therefore, was proposed the insertion of the carboxyl group with different spacers, containing 2 (LDQM-IN- 23b) and 3 methylene groups (LDQM-IN-23c). The docking results and semi-empiric optimization showed that there was a considerable improvement in the interaction for the modified compounds. The modified compounds were synthesized and tested for biological and enzymatic inhibition activity. It was observed that the IC50 values have improved: the original molecule, LDQM-IN-23 has an IC50 of 3,011 μM and the modified molecules have IC50 of 79.12 (LDQM-IN-23b) and 1.77 μM (LDQM-IN-23c). These molecules were tested for inhibition of hemorrhagic activity induced by Bothropoidin, a P-III class metalloproteinase, and by the B. pauloensis whole snake venom. The three molecules can inhibit the hemorrhagic activity induced by isolated toxin and whole venom, and LDQM-IN- 23c showed higher efficiency compared with the other two, and in a rate of 1:10 (w/w venom/inhibitor) the inhibition of the hemorrhagic activity was 100%. A molecular docking study of this lead compound with Snake Venom Metalloproteases (SVMPs) from different snake species and genera showed that this molecule can effectivelly interact with these SVMPs.
Keywords: Metalloprotease. . . .
Snake venom
Thiosemicarbazones
Hemorrhagic activity inhibition
Computer Assisted Ligand Design
Metaloproteases
Veneno de serpentes
Tiossemicarbazonas
Inibição de atividade hemorrágica
Planejamento de ligantes auxiliado por computador.
???metadata.dc.subject.cnpq???: Ciências Biológicas
Language: por
???metadata.dc.publisher.country???: Brasil
Publisher: Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro
???metadata.dc.publisher.initials???: UFRRJ
???metadata.dc.publisher.department???: Instituto de Ciências Exatas
???metadata.dc.publisher.program???: Programa de Pós-Graduação em Química
Citation: Ferreira, Francis Barbosa. Planejamento baseado na estrutura da metaloprotease BPMP-I e avaliação de tiossemicarbazonas ativas contra a peçonha da serpente Bothrops pauloensis. 2016. [101 f.]. Tese( PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM QUÍMICA) - Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro, [Seropédica-RJ] .
???metadata.dc.rights???: Acesso Aberto
URI: https://tede.ufrrj.br/jspui/handle/jspui/1655
Issue Date: 4-Aug-2016
Appears in Collections:DOUTORADO EM QUÍMICA

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