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Previous issue date: 2011-07-27 / Financiadora de Estudos e Projetos / The Chagas disease, described in 1909 by the Brazilian sanitary physician, scientist and bacteriologist Dr. Carlos Chagas, is caused by the Trypanosomatid parasite Trypanosoma cruzi. Current treatments involve the use of drugs benznidazole and nifurtimox, which are effective only in the early stage of the disease (acute phase), but have severe side effects. The enzyme cruzain is a validated target for searching small molecules to act against Chagas disease. Cruzain inhibition has been studied for the discovery and development of new drugs. In this work, the planning strategy was based on molecular fragments, using a computational approach for selecting them. Using GRID/CPCA, important residues such as Ser207 and Asp69 were identified in an adjacent cavity to the S2 sub-site of the enzyme. These residues can take part on hydrogen-bond interactions and have not been explored in the search for inhibitors for this target. In addition, we identified patterns of molecular recognition of the enzyme, based on the structures deposited in the Protein Data Bank, which are co-crystallized with inhibitors at the site of the enzyme. These inhibitors were used to guide the search via SMARTS pattern to build a fragment database. Docking and molecular dynamics were used to select the fragments for an in vitro assay. Many fragments were acquired and tested against cruzain using the technique of fluorescence spectroscopy. One fragment (Nequimed147) showed activity, inhibiting the enzyme with IC50 equal to 2.39 mM, resulting in a ligand efficiency of 0.23 kcal mol-1 weight atom-1. Based on this fragment, new inhibitors were identified with IC50 between 1.25 and 4.29 mM. Their ligand efficiencies were in the range of 0.21 and 0.26 kcal mol-1 weight atom-1 whose molecular recognition features are suitable for the search of new enzyme inhibitors likely to bind the cavity near the S2 sub-site that has not been explored yet. / A Doença de Chagas, descrita em 1909 pelo médico sanitarista brasileiro Dr. Carlos Chagas, é causada pelo parasito tripanossomatídeo Trypanosoma cruzi. Os tratamentos atuais consistem no uso dos fármacos benzonidazol e nifurtimox que são eficazes apenas no estágio inicial da doença (fase aguda), mas possuem efeitos colaterais severos. A enzima cruzaína constitui um alvo validado contra a doença de Chagas e sua inibição vem sendo estudada para o planejamento de fármacos. Neste trabalho a estratégia adotada foi o planejamento baseado em fragmentos moleculares, através de uma abordagem computacional para a seleção dos mesmos. Utilizando a técnica GRID/CPCA, foram identificados resíduos importantes, como Ser207 e Asp69, em uma região adjacente ao sub-sítio S2 da enzima. Estes resíduos são capazes de realizar interações do tipo ligação de hidrogênio e ainda não foram explorados na busca de inibidores para esse alvo. Além disso, foram identificados padrões de reconhecimento molecular da enzima, baseado nas estruturas depositadas no Protein Data Bank com inibidores cocristalizados no sítio da enzima, que foram utilizados para fazer uma busca guiada com a utilização de padrão SMARTS para construção de um banco de fragmentos. As técnicas de docagem e dinâmica molecular foram usadas para selecionar os fragmentos, os quais foram adquiridos para os ensaios in vitro. Vários fragmentos foram testados contra a enzima cruzaína utilizando a técnica de fluorimetria, sendo que um deles (Nequimed147) mostrou-se capaz de inibir a enzima com IC50 igual a 2,39 mM, resultando em uma eficiência do ligante de 0,23 kcal mol-1 átomo pesado-1. Baseado nesse fragmento, novos inibidores foram identificados com potência entre 1,25 e 4,29 mM e eficiência do ligante entre 0,21 e 0,26 kcal mol-1 átomo pesado-1, com características apropriadas para o reconhecimento molecular pela enzima cruzaína na região do sub-sítio S2.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/6506 |
| Date | 27 July 2011 |
| Creators | Fonseca, Emanuella Maria Barreto |
| Contributors | Montanari, Carlos Alberto |
| Publisher | Universidade Federal de São Carlos, Programa de Pós-graduação em Química, UFSCar, BR |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSCAR, instname:Universidade Federal de São Carlos, instacron:UFSCAR |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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