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http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/68136
Type: | Dissertação |
Title: | Identificação de compostos de origem vegetal com potencial farmacológico sobre as proteínas PI3Kα e mTOR |
Title in English: | Identification of compounds of plant origin with pharmacological potential on the mTOR /PI3Kα proteins |
Authors: | Azevedo, Francisca Fernanda Nunes |
Advisor: | Zanatta, Geancarlo |
Keywords: | Fitoquímicos;Heveaflavone;Estereoespecifico;Câncer;Biologia computacional |
Issue Date: | 2022 |
Citation: | AZEVEDO, Francisca Fernanda Nunes. Identificação de compostos de origem vegetal com potencial farmacológico sobre as proteínas PI3Kα e mTOR. 2022. 110 f. Dissertação (Mestrado em Bioquímica) - Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2022. |
Abstract in Brazilian Portuguese: | A via PI3K/AKT/mTOR está diretamente envolvida na regulação das principais vias metabólicas celulares em mamíferos. Alterações nesta via estão relacionadas à sobrevivência celular em vários tipos de câncer, sendo a PI3Kα a segunda proteína oncogênica mais mutada. A super ativação da PI3Kα gera uma cascata de sinalização secundária que estimula, entre outras, a atividade dos complexos 1 e 2 da mTOR. Dado a sua importância na fisiopatologia oncológica, a administração de inibidores individuais ou duais das proteínas PI3Kα e mTOR tem sido amplamente explorada. Contudo, trabalhos recentes descrevem a incidência de efeitos colaterais, bem como de resistência farmacológica, e destacam a necessidade de desenvolvimento de novos compostos com menos efeitos secundários. Neste contexto, pesquisas atuais tem como alvo a utilização de compostos de origem vegetal, uma vez que esta classe é conhecida por apresentar atividades antioxidantes e anticancerígena. No presente trabalho, foram utilizadas ferramentas de biologia computacional para identificar novos compostos de origem vegetal com potencial inibitório seletivos ou dual nas enzimas PI3Kα e mTOR. Inicialmente, foram realizadas análises computacionais na interface de interação entre a mTOR e a mLST8 e no sítio de ligação ao ATP da mTOR e da PI3Kα utilizando- se cálculos de energia de interação. Em seguida, conjuntos conformacionais da mTOR e da PI3Kα foram obtidos através da análise da eficiência de ancoramento das estruturas cristalográficas disponíveis para cada proteína. Após a validação das estratégias de ancoramento molecular, foi utilizada a técnica de triagem virtual baseada em ancoramento com multiplas conformações para identificar compostos de origem vegetal com potencial de interação seletiva dual junto às proteínas estudadas. Ao total, foram testados 1.745 compostos de origem vegetal brasileira. Dentre estes, os compostos Amentoflavone 7''.4''', Heveaflavone, Podocarpusflavone A e Amentoflavone foram selecionados e tiveram a sua ligação aos sítios catalíticos de ambas proteínas investigadas. Os resultados indicam que esses compostos pertencentes à classe dos biflavonóides, dentre os quais, Podocarpusflavone A apresentou perfil estereoespecifico para PI3Kα e mTOR. O Amentoflavone 7'',4''' apresentou perfil racêmico na ligação à PI3Kα enquanto que para mTOR mostrou perfil estereoespecifico. Já Amentoflavone apresentou configuração especifica para PI3Kα e para a mTOR perfil racêmico, e o Heveaflavone apresentou perfil de ligação racêmico tanto na mTOR como na PI3Kα. Ao todo, os dados obtidos nesse trabalho destacam o papel de resíduos chave na inibição PI3K/mTOR e indicam compostos de origem vegetal com potencial inibitório dual. Estes resultados, além de aprofundarem o conhecimento sobre os mecanismos de inibição das enzimas estudadas, também indicam novas possibilidades de para o desenvolvimento de novos fármacos contra câncer |
Abstract: | The PI3K/AKT/mTOR pathway is directly involved in the regulation of major cellular metabolic pathways in mammals. Alterations in this pathway are related to cell survival in several types of cancer, and PI3Kα is the second most mutated oncogenic protein. Overactivation of PI3Kα generates a secondary signaling cascade that stimulates, among others, the activity of mTOR complexes 1 and 2. Given their importance in cancer pathophysiology, the administration of individual or dual inhibitors of PI3Kα and mTOR proteins has been widely explored. However, recent work describes the incidence of side effects as well as pharmacological resistance and highlights the need for the development of new compounds with fewer side effects. In this context, current research targets compounds of plant origin, since this class is known to exhibit antioxidant and anticancer activities. In the present work, computational biology tools were used to identify novel plant-based compounds with selective or dual inhibitory potential on PI3Kα and mTOR enzymes. Initially, computational analyses were performed at the interaction interface between mTOR and mLST8 and the ATP-binding site of mTOR and PI3Kα using interaction energy calculations. Next, conformational sets of mTOR and PI3Kα were obtained by analyzing the anchoring efficiency of the available crystallographic structures for each protein. After validation of the molecular docking strategies, the virtual screening technique based on multi-conformational docking was used to identify plant-derived compounds with dual selective interaction potential with the studied proteins. In total, 1,745 compounds of Brazilian plant origin were tested. Among these, compounds Amentoflavone 7''.4''', Heveaflavone, Podocarpusflavone A, and Amentoflavone were selected and had their binding to the catalytic sites of both proteins investigated. The results indicate that these compounds belong to the class of bioflavonoids, among which, Podocarpusflavone A showed a stereospecific profile for PI3Kα and mTOR. Amentoflavone 7'',4''' showed a racemic profile in binding to PI3Kα while mTOR showed a stereospecific profile. Amentoflavone, on the other hand, showed a specific configuration for PI3Kα and mTOR racemic profile, and Heveaflavone showed a racemic binding profile on both mTOR and PI3Kα. Altogether, the data obtained in this work highlight the role of key residues in PI3K/mTOR inhibition and indicate compounds of plant origin with dual inhibitory potential. These results, besides deepening the knowledge about the inhibition mechanisms of the enzymes studied, also indicate new possibilities for the development of new cancer drugs. |
URI: | http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/68136 |
Appears in Collections: | DBBM - Dissertações defendidas na UFC |
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