Foi construído o modelo tridimensional da enzima gliceraldeído-3- fosfato desidrogenase de Trypanosoma cruzi, o causador da doença de Chagas, usando técnicas computacionais de modelagem por homologia. O modelo foi comparado a enzima muscular homóloga de humanos quanto as diferenças no sitio de ligação do cofator NAD+. Sobre o modelo da enzima de T.cruzi foram construidas moléculas anaJogas ao grupo adenosina do cofator NAD+ como tentativa de se obter um inibidor seletivo a enzima do parasita e não efetivo quanto à enzima de humanos. Alguns dos compostos haviam sido ensaiados quanto à afinidade pela enzima análoga de Trypanosoma brucei. Foi escrito um programa de visualização gráfica de modelos moleculares que permite a análise dos parâmetros esteroquímicos com rapidez e simplicidade / The three-dimensional model of the glycossomal enzyme gliceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase from Trypanosoma cruzi, the causative agent of Chagas disease, was built using homology modeling computational techniques. The model was compared against the human muscle homologous enzyme with regard to the differences in the NAD+ binding site. Adenosine analogs were designed based on the model of the T.cruzi enzyme as an attempt to build selective inhibitors of the parasite enzyme with no activity against the human enzyme. Some of the compounds were previously tested for their affinity for the homologous enzyme from Trypanosoma brucei. A graphical program was written that allows the representation and analysis of stereo chemical parameters of molecular models with ease and speed

A enzima cruzaína, expressada durante todo o ciclo de vida do parasita Trypanosoma cruzi (T. cruzi), é a principal cisteíno protease desse parasita e,vem se apresentando como elemento promissor para o tratamento da doença de Chagas. Neste trabalho, sintetizamos uma série de dipeptidilnitrilas que apresentam atividade sobre a enzima cruzaína em concentrações baixo-micromolar. Esses compostos apresentam também atividade diante do parasita T. cruzi, sendo prototípico o composto 9, um dos mais potentes, capaz de inibir a enzima com IC50 de 1.89 ± 0.11 µM (pIC50 = 5.7) e, uma vez em face do parasita, IC50 de 2.7 ± 0.3 µM (pIC50 = 5.6). O composto 9 é mais potente que o fármaco benzonidazol (BZ), que foi usado como controle nos ensaios bioquímicos das nossas moléculas; o BZ apresentou pIC50 = 4.6. Os compostos 9 e 7 apresentam estrutura similar, mas exibiram diferenças significantes nos ensaios diante do T. cruzi. Eles foram rotulados mediante a incorporação de fluoróforos da família dos borodipirrometenos (Bodipy) e, finalmente, monitorados mediante microscopia confocal para identificar processos biológicos específicos ou alguma resposta celular in vitro nas moléculas. / The Cruzaíne enzyme, a cysteine protease expressed throughout the life cycle of the parasite Trypanosoma cruzi (T. cruzi), is the main cysteine protease of this parasite and has been presented as a promising target for the treatment of Chagas\' disease. In this work, we have synthesized a series of dipeptidylnitriles that have activity against the enzyme cruzaína in low-micromolar concentrations. These compounds also present activity against the parasite T. cruzi, the prototypical compound being one of our most potent compounds, which inhibits the enzyme with IC50 of 1.89 89 ± ± 0.11 µM (pIC50 pIC50 = = 5.7), and against the parasite IC50 of 2.7 7 ± ± 0.3 3 µM (pIC50 pIC50 = = 5.6), compound 9 is more potent than the drug Benzonidazole (BZ) which was used as a control in the biochemical assays of these molecules, this (BZ) had pIC50 pIC50 = = 4.6. Compounds 09 and 07 have a similar structure but showed a significant difference in the assays against the T. cruzi parasite, these two compounds were labelled by the incorporation of borodipyrromethene family fluorophores (Bodipy) and finally, they were monitored by microscopy confocal, to identify specific biological processes or some cellular response in vitro to these molecules.

A modulação das respostas imunológicas em modelos experimentais infectados por Trypanosoma cruzi tem contribuído de maneira importante nas investigações de novas terapias contra a doença de Chagas. Neste estudo, avaliamos a produção de citocinas Th1 e Th2 relevantes na fase aguda da doença, assim como, níveis de prostaglandina E2, nitrito, parasitemia sanguínea e parasitemia tecidual cardíaca em ratos Wistar machos infectados pela cepa Y de T. cruzi. Foram investigados nos 7°, 14° e 21° dias de infecção, as citocinas padrão Th1: IL-2, IFN-, TNF- e padrão Th2: IL-4, IL-10. Os parâmetros foram dosados e interpretados após a administração, ou não, de meloxicam, melatonina ou ambos. A administração de melatonina contribuiu na proteção do hospedeiro submetido à infecção experimental por T. cruzi devido às ações imunomodulatórias previamente atribuídas a esta substância. O bloqueio da síntese de PGE2 atribuído à administração de meloxicam e/ou melatonina durante a fase aguda da infecção foi seguido por uma modulação de citocinas pertencentes aos padrões Th-1 e Th-2. Houve um aumento da síntese de citocinas importantes na proteção do hospedeiro durante a fase aguda da infecção, tais como IFN-, IL-2 e NO. Estes efeitos demonstrados no estudo foram benéficos, sendo evidenciados pela diminuição da carga parasitária dos animais experimentais. Os resultados poderão auxiliar a estabelecer mecanismos alternativos de tratamento na infecção chagásica aguda através de um melhor entendimento das respostas imunológicas anti-T cruzi. / The modulation of the immune responses in experimental models infected with Trypanosoma cruzi has effectively contributed for the investigations of new therapies used to treat Chagas disease. In this study, it was evaluated the production of Th1 and Th2 cytokines, which play a role during the acute phase of the disease, as well as prostaglandin E2 and nitrite, number of blood parasites and cardiac tissue parasitism in male Wistar rats infected with the Y strain of T. cruzi. Experiments were performed on 7, 14 and 21 days after infection in which Th1 cytokines such IL-2, IFN-, TNF- were done and Th2 cytokines as IL-4 and IL-10. The parameters were evaluated with/without the administration of meloxicam, melatonin or both. Melatonin contributed for the hosts protection in animals experimentally infected with T. cruzi through its immunomodulator actions. The blockage of PGE2 synthesis was attributed to the administration of meloxicam and/or melatonin during the acute phase of infection, followed by a modulation of the Th1 and Th2 cytokines. In this work enhanced levels of IFN-, IL-2 and NO were observed. The analysis of these data was beneficial for the hosts protection through a reduced number of amastigote nests in heart tissue. These results permit to establish alternative mechanisms to treat the acute chagasic infection through a better understanding of the immune responses against T cruzi.

Os fármacos atualmente disponíveis para o tratamento da Doença de Chagas e leishmaniose possuem eficácia insatisfatória, principalmente devido à resistência parasitária e reações adversas severas. Duas entomobactérias, Photorhabdus luminescens e Xenorhabdus nematophila, produzem uma variedade de metabólicos secundários tóxicos a células eucarióticas. Diante disto, testou-se a toxicidade de metabólitos secretados por P. luminescens e X. nematophila sobre Leishmania amazonensis e Trypanosoma cruzi, in vitro. Os meios condicionados de ambas bactérias mostraram significativo efeito parasiticida de forma concentração e tempo-dependente (L. amazonensis: IC50 P. luminescens = 21,80 μg/mL e X. nematophila = 0,33 mg/mL; T. cruzi: IC50 P. luminescens = 1,0 mg/mL e IC50 X. nematophila = 0,34 mg/mL) e apresentaram alta seletividade ao parasito (L. amazonensis: SIP. luminescens = 3.92 e SIX. nematophila = 19,85; T. cruzi: SIP. luminescens = 7,23 e SIX. nematophila = 14.17 para promastigotas e tripomastigotas, respectivamente). Além disso, os metabolitos estimulam a atividade de macrófagos contra amastigotas por um mecanismo independente de óxido nítrico. Com relação à caracterização dos compostos antiparasitários, sugere-se que moléculas com diferentes características atuem sobre cada parasito. P. luminescens secreta uma molécula leishmanicida de natureza peptídica menor que 3 kDa e uma molécula tripanocida de natureza não proteica, resistente a aquecimento a 100 ºC. X. nematophila produz uma molécula leishmanicida de polaridade inferior à tripanocida, uma vez que a atividade antiparasitária ficou em fases diferentes na extração com metanol. O mecanismo de ação de ambas bactérias sobre promastigotas parece estar relacionado à lesão mitocondrial, uma vez que ambas levaram à despolarização da membrana mitocondrial. X. nematophila, além disso, estimula a produção de ROS pelas formas promastigotas. A seletividade pelo parasito aliada a baixa citotoxicidade tornam estas bactérias promissoras fontes de compostos com potencial terapêutico contra leishmanioses e doença de Chagas. / Drugs currently available for Chagas disease and leishmaniasis have unsatisfactory efficacy, mainly due to parasitic resistance and severe adverse reactions. Two entomobacteria, Photorhabdus luminescens and Xenorhabdus nematophila, produce a variety of secondary metabolites toxic to eukaryotic cells. So, the toxicity of the metabolites secreted by Photorhabdus luminescens and Xenorhabdus nematophila were tested against Trypanosoma cruzi and Leishmania amazonensis. The mean values of both bacteria showed a significant concentration-dependent and time-dependent effect 14.17 (L. amazonensis: IC50P. luminescens = 21.80 μg / mL and IC50X. nematophila = 0.33 mg / mL, T. cruzi: IC50P. luminescens = 1,0 mg/mL and IC50X. nematophila = 0 , 34 mg / mL), and showed a high selectivity to the parasite (L. amazonensis: SIP. luminescens = 3,92 and SIX.nematophila = 19.85, T. cruzi: SIP. luminescens = 7.23 and SIX.nematophila = 14.17 for promastigotes and trypomastigotes, respectively). In addition, cultures stimulate the activity of macrophages against amastigotes by an independent mechanism of nitric oxide. Regarding the characterization of antiparasitic compounds, it is suggested that molecules with different characteristics act on each parasite. P. luminescens secretes a leishmanicidal peptide molecule lesser than 3 kDa and a trypanocidal molecule of non-protein nature, resistant to heating at 100 °C. X. nematophila produces a leishmanicidal molecule of lower polarity than trypanocidal, since antiparasitic activity was at different phases in methanol extraction. The mechanism of action of both bacteria on promastigotes seems to be related to the mitochondrial injury, since both led to the depolarization of the mitochondrial membrane. X. nematophila, furthermore, stimulates the production of ROS by the promastigote. Selectivity by the parasite coupled with low cytotoxicity makes these bacteria promising sources of compounds with therapeutic potential against leishmaniasis or Chagas' disease.

The trypanosomatid parasites T. brucei, T. cruzi and Leishmania spp. are responsible for the ‘neglected diseases’ Human African Trypanosomiasis, Chagas disease and Leishmaniasis respectively. In their human infective form in the bloodstream all three trypanosomatid parasites rely heavily on glycolysis for ATP production. Phosphofructokinase (PFK) catalyses the third step of the glycolytic pathway in all organisms using aerobic respiration. It facilitates the phospho transfer from ATP to fructose 6-phosphate (F6P) to make the products fructose 1,6- bisphosphate (F16BP) and ADP. RNAi knockout of T. brucei PFK has shown the enzyme is essential for survival of the bloodstream form parasites. Trypanosomatid PFKs have a unique set of structural and regulatory differences compared to the mammalian host enzyme. These differences, coupled with the availability of trypanosomatid PFK crystal structures present an opportunity for the structure-based design of specific inhibitors against the enzyme. Here we present an enzymatic characterisation of recombinant PFKs from T. brucei, T. cruzi and Leishmania infantum trypanosomatids, their regulation by the allosteric activator AMP, and their inhibition by drug-like inhibitor compounds. Inhibitor compounds (‘CTCB compounds’) were designed against T. brucei PFK with the aim of developing novel treatments against Human African Trypanosomiasis (HAT). We describe the testing, ranking and biophysical characterisation of these compounds as part of a Wellcome Trust Seeding Drug Discovery program. We found that CTCB inhibitor compounds bound to an allosteric pocket unique to trypanosomatid PFKs. We show that the compounds are specific; neither competing with the natural substrates ATP or F6P nor inhibiting the human PFK enzyme. We describe the development and testing of highly potent and specific low molecular weight PFK inhibitors that translate to both killing of cultured T. b. brucei parasites and a cure of stage I HAT in mice models. We describe the tight, 1:1 binding of these compounds with trypanosomatid PFKs, and the thermodynamic characteristics of binding through various biophysical assays. We also show the unprecedented characterisation of the reverse PFK reaction by trypanosomatid and human forms of the enzymes. We found that PFK can also carry out the reverse enzymatic reaction, under physiologically relevant concentrations of ADP and F16BP to produce F6P and ATP. We show that the reverse reaction is also subject to allosteric regulation by AMP, and can be inhibited by the CTCB compounds with a similar potency to the forward reaction. Finally, we describe the mechanism of allosteric activation by AMP and inhibition by the drug-like compounds against trypanosomatid PFKs.

FundaÃÃo Cearense de Apoio ao Desenvolvimento Cientifico e TecnolÃgico / A doenÃa de Chagas à causada pelo parasito intracelular Trypanosoma cruzi e afeta em torno de 17 milhÃes de pessoas na AmÃrica Latina. A fase crÃnica da doenÃa caracteriza-se por baixo nÃvel de parasitemia e alto nÃvel de anticorpos Anti-T.cruzi e o diagnÃstico à feito preferencialmente utilizando-se mÃtodos sorolÃgicos, incluindo imunofluorescÃncia indireta (IFI), hemaglutinaÃÃo indireta (HAI) e imunoensaio enzimÃtico (ELISA). SÃo testes que apresentam alta sensibilidade, mas sofrem de baixa especificidade, e um variÃvel nÃmero de indivÃduos apresenta testes sorolÃgicos inconclusivos. Nos Ãltimos anos, muitos estudos tÃm usado a tecnologia da ReaÃÃo em Cadeia da Polimerase (PCR) para detectar sequÃncias de DNA de T. cruzi em sangue de pacientes chagÃsicos crÃnicos. A alta especificidade da PCR tem apontado para sua aplicaÃÃo como mÃtodo confirmatÃrio no diagnÃstico de pacientes com provas sorolÃgicas inconclusivas. O objetivo desse trabalho foi realizar uma anÃlise comparativa entre a PCR e os mÃtodos convencionais mais utilizados para o diagnÃstico - sorologia e xenodiagnÃstico, na detecÃÃo da infecÃÃo por T. cruzi, em indivÃduos com doenÃa de Chagas crÃnica. Sangue de 67 pacientes chagÃsicos crÃnicos, ambos os sexos, provenientes do ambulatÃrio de doenÃa de Chagas do Hospital UniversitÃrio Walter CantÃdio, da Universidade Federal do CearÃ, foram avaliados para T. cruzi, utilizando testes sorolÃgicos (IFI, HAI e ELISA), PCR-Multiplex e xenodiagnÃstico. AlÃm disso, foi avaliado tambÃm a PCR-Multiplex em dejetos de triatomÃneos provenientes do xenodiagnÃstico destes pacientes. De acordo com o resultado dos testes sorolÃgicos, os pacientes foram classificados em 3 grupos: 1Â. Sorologia positiva (quando 2 ou 3 resultados dentre os 3 testes sorolÃgicos foram positivos), 2Â. Sorologia inconclusiva ou indeterminado (apenas 2 resultados foram negativos) e 3Â. Sorologia negativa (quando os 3 resultados foram negativos). Dentre as 59 amostras com sorologia positiva foram obtidos 18 (30,5%) resultados positivos de PCR-Multiplex em sangue perifÃrico e 41 (69,5%) resultados negativos. Nos PCR-Multiplex em dejetos de triatomÃneos foram obtidos 20 (33,9%) resultados positivos e 39 (66,1%) resultados negativos. As 2 amostras com sorologia inconclusiva foram negativas na PCR-Multiplex, tanto em sangue perifÃrico como em dejetos de triatomÃneos. As amostras com sorologia negativa (n=6) apresentaram 2 resultados positivos (33,3%) na PCR-Multiplex em sangue e 4 resultados negativos (66,7%). Nos dejetos de triatomÃneos, as 6 amostras com sorologia negativa foram negativas na PCR-Multiplex. Estes resultados mostraram que o ensaio da PCR-Multiplex em amostras de sangue perifÃrico e em dejetos de triatomÃneos, empregando iniciadores para regiÃes diferentes, no caso, DNA nuclear e DNA do cinetoplasto, podem ser aplicados para o diagnÃstico da doenÃa de Chagas crÃnica (mesmo com diferentes metodologias de extraÃÃo de DNA total). Os dados mostraram tambÃm que a PCR-Multiplex em dejetos de triatomÃneos à mais sensÃvel que o ensaio do xenodiagnÃstico.

Submitted by Jorge Silva (jorgelmsilva@ufrrj.br) on 2017-05-04T18:36:57Z No. of bitstreams: 1 2016 - CRISTINA SANTOS DA SILVA.pdf: 3106410 bytes, checksum: 18949ec17e0df834beb420705591824d (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-04T18:36:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016 - CRISTINA SANTOS DA SILVA.pdf: 3106410 bytes, checksum: 18949ec17e0df834beb420705591824d (MD5) Previous issue date: 2016-03-31 / CAPES / Chagas? Disease or American trypanosomiasis is an important parasitic disease in the Americas and is still considered one of the major neglected tropical diseases affecting millions of people worldwide due to lack of effective control. Thus, it has a significant impact on human health. This disease has its epidemiology conditioned by triatomines and mammals and its etiological agent is the protozoan Trypanosoma cruzi.Investigations on the adaptation mechanisms, gene regulation and parasite interaction vs. vector evolved, which proves the need for the use of molecular tools for the study and elucidation on adaptive changes in these parasites. Recently, it was found evidence where studies indicate that the expression of T. cruzi?s antioxidant enzymes such as cytosolic peroxiredoxin (TcCPx), mitochondrial peroxiredoxin (TcMPx), (TcAPX) and trypanothione synthetase (TXNI, TXNII), superoxide dismutase (SOD A and SOD B) can be part of parasite?s protective system and indicate factors related to different levels of virulence of the etiological agent.Thus, proteomics analysis and evaluation of the expression of antioxidant enzymes from different subcellular compartments can corroborate to the studies related to virulence indices and expression of proteins involved in this process. In this sense, the objectives of this study were to evaluate the morphology of the isolated samples SMM98, SMM36 and SMM1, analyze beyond the proteomic profile, the expression of antioxidant enzymes (TcCPx; TcMPx; TcAPx; TcTXNI; TcTXNII, SOD A and SOD B) and observe the redox status expression using isolates SMM36 and SMM98 in comparison with strains TCC, Silvio and DM28c. The results showed different morphology from the isolated, high levels of virulence, varied protein profile comparison between SMM98 isolated and SMM36, when treated with NAC and Heme changes were observed in the development of the parasites, indicating the participation of the Redox Status of the Rio de Janeiro used in this study. / A doen?a de Chagas ou tripanossom?ase americana ? uma importante doen?a parasit?ria nas Am?ricas e ainda hoje ? considerada uma das principais doen?as tropicais negligenciadas acometendo milh?es de pessoas no mundo devido ? falta de controle efetivo. Desta forma, apresenta um impacto significativo sobre a sa?de humana. Esta enfermidade tem sua epidemiologia condicionada pelos triatom?neos e os mam?feros e tem como agente etiol?gico o protozo?rio Trypanosoma cruzi.Investiga??es sobre os mecanismos de adapta??o, regula??o g?nica e intera??o parasito x vetor evolu?ram, o que comprova a necessidade da utiliza??o de ferramentas moleculares para o estudo e elucida??es sobre as mudan?as adaptativas ocorridas nestes parasitos. Recentemente evid?ncias surgiram neste sentido, onde estudos indicam que a express?o de enzimas antioxidantes do T. cruzi tais como: peroxirredoxinas citos?lica (TcCPx), mitocondriais (TcMPx), (TcAPX) e tripanotiona sintetase (TXNI, TXNII), super?xido dismutase (SOD A e SOD B) podem fazer parte do sistema protetivo do parasito e indicar fatores relacionados aos diferentes n?veis de virul?ncia deste agente etiol?gico. Desta forma, an?lises prote?mica e avalia??o da express?o de enzimas antioxidantes de diferentes compartimentos subcelulares podem corroborar para com os estudos relacionados aos ?ndices de virul?ncia e express?o de prote?nas envolvidas neste processo. Neste sentido, os objetivos deste trabalho foram avaliar a morfologia dos isolados das amostras SMM98, 36 e 1, analisar al?m do perfil prote?mico, a express?o de enzimas antioxidantes (TcCPx; TcMPx; TcAPx; TcTXNI; TcTXNII, SOD A e SOD B) e observar a express?o do status redox utilizando os isolados SMM36 e SMM98 em compara??o com as cepas TCC, Silvio e DM28c. Os resultados obtidos demonstraram aspectos morfol?gicos diferenciados dentre os isolados, n?veis de virul?ncia elevados, perfil de prote?nas variados quando comparados entre os isolados SMM98 e SMM36. E, quando tratados com Heme e NAC foram observadas altera??es no desenvolvimento dos parasitos, denotando a participa??o do Status Redox frente aos isolados do Rio de Janeiro utilizados neste estudo.

As there is a need for fully validated drug targets in <i>Trypanosoma cruzi</i>, the genetic andbiochemical essentiality of <i>N</i>-myristoyltransferase (NMT) was assessed. The geneticrequirement was assessed using a classical gene replacement strategy, attempting tosequentially replace the endogenous alleles with drug resistance genes to generate an<i>NMT</i> null parasite. It was only possible to achieve this in the presence of an ectopiccopy of <i>NMT</i> under constitutive expression, providing the strongest evidence that thisgene is essential for the proliferation of the epimastigote. While both NMT and <i>N</i>-myristoylationwere detected in all lifecycle stages, there were subtle differences in theexpression of several myristoylated proteins. However, at least ~10 myristoylatedproteins were common throughout the lifecycle. In addition, <i>N</i>-myristoylation in thisparasite was found to be primarily associated with nascent protein synthesis, astreatment with cycloheximide reduced the number of <i>N</i>-myristoylated proteins detected. The sensitivity of epimastigotes to the inhibitor DDD85646 correlated with theexpression of NMT, suggesting it to be the target in the parasite. This was confirmedby the dose-dependent depletion of <i>N</i>-myristoylated proteins detected in parasitestreated with this compound. Mechanism of action studies revealed a cytokinesis defectcaused by the inhibition of <i>N</i>-myristoylation and NMT. Overexpression of NMT wasable to rescue these cells from this phenotype confirming that it is NMT mediated. The<i>N</i>-myristoylated proteins comprising the <i>N</i>-myristoylome of the epimastigote wereidentified using the myristic acid analog, azidomyristate and a chemical proteomicsapproach. Combining label-free and SILAC methodologies, 38 proteins were enrichedfrom azidomyristate labelled cells, 35 of which were predicted to have a glycine afterthe initial methionine. The findings from these experiments have led to the mostcomprehensive <i>N</i>-myristoylome of <i>T. cruzi</i> studied to date and provide severalhypotheses, by which the inhibition of NMT leads to the observed cytokinesis defect.

Orientador: Pedro Geraldo Pascutti / Banca: / Resumo: Trypanosoma cruzi é o agente causal da doença de Chagas, uma infecção negligenciada que afeta milhões de pessoas nas regiões tropicais. A maioria dos fármacos empregados no tratamento desta doença são altamente tóxicos e geram resistência. Na atualidade, o descobrimento de inibidores alostéricos é um tópico emergente dentro da área de desenho computacional de fármacos, pois promove a acessibilidade a medicamentos mais seletivos e menos tóxicos. Neste trabalho foi desenvolvida uma estratégia para a descoberta computacional de inibidores alostéricos a qual foi aplicada à cruzaína, a principal cisteíno protease do T. cruzi. A caracterização molecular da forma livre e ligada da cruzaína foi investigada através do ancoramento molecular, simulações de dinâmica molecular, cálculos de energia livre de ligação e construção de redes de interações entre resíduos. A partir da análise baseada na geometria das estruturas geradas na dinâmica molecular, foram detectados dois potenciais sítios alostéricos na cruzaína. Os resultados sugerem a existência de diferentes mecanismos de regulação exercidos pela ligação de inibidores diferentes no mesmo sítio alostérico. Além disso, foram identificados os resíduos que estabelecem os caminhos de transmissão de informação entre um dos sítios alostéricos identificado e o sítio ativo da enzima. O presente estudo é a primeira aproximação de desenho de inibidores alostéricos da cruzaína e serve para futuras intervenções farmacológicas. Esses resultados... / Abstract: Trypanosoma cruzi is the causative agent of Chagas disease, a neglected infection affecting millions of people in tropical regions. There are several chemotherapeutic agents for the treatment of this disease, but most of them are highly toxic and generate resistance. Currently, the development of allosteric inhibitors constitutes a promising research field, since it may improve the accessibility to more selective and less toxic medicines. To date, the allosteric drugs prediction is a state-of-the-art topic in rational structure-based computational design. In this work a simulation strategy was developed for computational discovery of allosteric inhibitors, and it was applied for or cruzain, a promising target and the major cysteine protease of T. cruzi. Molecular dynamics simulations, binding free energy calculations and network-based modelling of residue interactions were combined to characterize and compare molecular distinctive features of the apo form and the cruzain-allosteric inhibitor complexes. By using geometry-based detection on trajectory snapshots we determined the existence of two main allosteric sites suitable for drug targeting. The results suggest dissimilar mechanism exerted by the same allosteric site when binding different potential allosteric inhibitors. Finally, we identified the residues involved in suboptimal paths linking the identified site and the orthosteric site. The present study constitutes the first approximation for designing cruzain allosteric inhibitors and may serve for future pharmacological intervention. These findings are particularly relevant for the design of allosteric modulators of papain-like cysteine proteases / Mestre

Thèse de octorat : Aspects moléculaires et cellulaires de la biologie. Immunologie : Strasbourg 1 : 2007. / Thèse soutenue sur un ensemble de travaux. Titre provenant de l'écran-titre. Notes bibliogr.