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Tipo: Dissertação
Título: Estudo de modelagem molecular e de inibição enzimática das calicreínas teciduais humanas 5 e 7 por compostos isocumarínicos e derivados de isomanídeos
Autor: TEIXEIRA, Thiago Salem Pançonato 
Primeiro orientador: ABRAHÃO JUNIOR, Odonírio
Primeiro co-orientador: Puzer, Luciano
Resumo: A família das calicreínas teciduais humanas é composta de quinze serino proteases, sendo o gene denotado por KLK e a proteína por KLK seguida do número correspondente. Elas apresentam atividade semelhante à tripsina, com exceção das KLK3, 7 e 9 que apresentam atividade semelhante à quimotripsina. São transcritas como pré-pró-enzimas, sendo que após atingirem o local de ação perdem o segmento pré-peptídico. O segmento pró-peptídico mantém a latência e, uma vez removido esse segmento, outros fatores controlam suas atividades como inibição alostérica, clivagem interna e/ou inibição endógena. São expressas em quase todos os tecidos, estando envolvidas em várias funções como regulação de tônus vascular, liquefação do sêmen, remodelamento da matriz extracelular, remodelamento neuronal, ativação de pró-hormônios, entre outros. Muitos estudos vêm sendo feitos sobre a atuação dessas enzimas no desenvolvimento de câncer, uma vez que elas podem dificultar ou facilitar o seu desenvolvimento através do seu envolvimento na metástase e angiogênese, dependendo do tecido e tipo de fator presente no meio. Dentre essas enzimas, o enfoque desse trabalho são as KLK5 e KLK7 que apresentam expressão em tecidos semelhantes, tendo atuação sinérgica. Sua função mais bem descrita é a participação na descamação da pele através de proteólise de proteínas da adesão celular. Quando seu inibidor natural está ausente, o indivíduo apresenta um intenso processo descamativo (ictiose), causando infecções e inflamações. Elas também atuam na degradação de componentes da matriz extracelular, ativam peptídeos antimicrobianos e receptores pró-inflamatórios. Devido à ausência de fármacos que agem sobre as KLK5 e KLK7, estudou-se o comportamento de uma classe de compostos peptídicos miméticos (isomanídeos) e outra de compostos isocumarínicos. Dos quinze isomanídeos, cinco foram solúveis em meio aquoso e, foram testados com a KLK5, sendo que três apresentaram inibição reversível e competitiva na faixa de micromolar e duas foram reversíveis não competitivas, porém com potência baixa. Os três compostos isocumarínicos foram testados com ambas as enzimas, e foram inibidores reversíveis e competitivos na faixa de micromolar, sendo as formas dímeras mais potentes. O estudo com modelagem molecular mostrou que as interações hidrofóbicas e ligações de hidrogênio são as principais forças envolvidas na estabilização enzima-inibidor. Os três inibidores peptídicos miméticos que apresentaram inibição competitiva apresentaram modo de ligação semelhante, posicionando seu substituinte R2 no subsítio S1, e o substituinte R1 em S2, sendo que o anel de isomanídeo e o grupo O-benzil posicionou sobre S1 /S2 . Esses compostos fizeram quatro ligações de hidrogênio, na qual duas foram com os resíduos da fenda de oxiânion. Já os compostos de isocumarinas, para ambas as enzimas, se encaixam em S1, mas na KLK5 a forma dímera se estende para S3/S4 e na KLK7 se estende para S1 . Na KLK5 esses compostos formam interações de hidrogênio com os resíduos da fenda de oxiânion, porém o mesmo não ocorre com a KLK7, indicando o porquê esses compostos são mais potentes para a KLK5 do que para a KLK7, apesar desta ter uma superfície mais hidrofóbica e cavidade S1 maior. Propõe-se que compostos hidrofóbicos com cadeias semelhantes a aminoácidos básicos ou hidrofóbicos potencializem a inibição para a KLK5 e KLK7, respectivamente.
Resumo: The human tissue kallikrein family is composed of fifteen serine proteases, being the nomenclature for gene and protein denoted KLK and KLK , respectively, followed by its corresponding number. Twelve are expected to have trypsin-like activity and three, KLK3, 7 and 9, to have chymotrypsin-like activity. All of them are expressed as pre-pro-enzyme, which after reaching its main location the pre-peptide fragment is removed. The pro-peptide keeps its latency and, once it is removed, other factors control their activity as allosteric inhibition, internal cleavage and/or endogenous inhibition. They are expressed in almost every tissue, being involved in many functions as vascular tonus regulation, semen liquefaction, extracellular matrix remodeling, neuronal remodeling, pro-hormones activation, and so on. Many studies are being made over the action of these enzymes on cancer development, which depends on the tissue and factors involved in the medium, they can difficult or facilitate the development through its involvement on metastases and angiogenesis. Among those enzymes, we focused on KLK5 and KLK7, which have expression on the same tissues, with synergic action. Their most well described function is on the skin desquamation through proteolysis of the adhesion proteins. When their natural inhibitor is lacking, the patient has an intense skin detachment process (ictiosys), causing infection and inflammation. They can act in the extracellular matrix degradation, activating antimicrobial peptides and pro-inflammatory receptors. Because of the lacking of drugs that act over KLK5 and KLK7, we studied the behavior of a class of peptide mimetic compounds derived from isomannide, and isocoumarine compounds. From the fifteen peptide mimetic compounds, five were soluble on aqueous medium and were tested against KLK5, being three reversible and competitive inhibitors on micromolar range and two reversible and noncompetitive inhibitors, but with low potency. The three isocoumarine compounds were tested with both enzymes, and were reversible and competitive on the micromolar range, being the dimer form more potent. The molecular modeling study shows that the hydrophobic interaction and hydrogen bonds are the main force involved in the enzyme-inhibitor interaction. The three competitive peptide mimetic compounds have a similar binding mode, with its substituent R2 at S1 pocket, the R1 substituent at S2 pocket, and the isomannide ring and the O-benzyl group over S1 /S2 . These compounds made four hydrogen bonds, being two with the residues of the oxyanion hole. The isocumarine compounds, for both enzymes, fits on S1 pocket, and for KLK5 the dimer form goes over S3/S4 pocket and for KLK7 over S1 . For the KLK5, they make hydrogen bonds with the residues of the oxyanion hole, but the same do not happens with KLK7, which indicates why they are more potent for KLK5 than for KLK7, even though KLK7 having a more hydrophobic surface and a larger S1 pocket. We believe that hydrophobic compounds with lateral chain similar to basic amino acid and similar to hydrophobic amino acid may give better inhibition for KLK5 and KLK7, respectively.
Palavras-chave: Calicreína
Isomanídeo
Isocumarina
Docking Molecular
Kallikreins
Isomannide
Isocoumarins
Molecular Docking
Área do CNPQ: CNPQ::CIENCIAS DA SAUDE::NUTRICAO::BIOQUIMICA DA NUTRICAO
Idioma: por
País: BR
Editora / Evento / Instituição: Universidade Federal do Triângulo Mineiro
Sigla da instituição: UFTM
Departamento: Bioquímica, Fisiologia e Farmacologia
Programa: Curso de Pós-Graduação em Ciências Fisiológicas
Citação: TEIXEIRA, Thiago Salem Pançonato. Estudo de modelagem molecular e de inibição enzimática das calicreínas teciduais humanas 5 e 7 por compostos isocumarínicos e derivados de isomanídeos. 2011. 70 f. Dissertação (Mestrado em Bioquímica, Fisiologia e Farmacologia) - Universidade Federal do Triângulo Mineiro, Uberaba, 2011.
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
Data do documento: 19-Aug-2011
Appears in Collections:Programa de Pós-Graduação em Ciências Fisiológicas

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