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Type: Dissertação
Title: Estudo do mecanismo de inibição da PI3Kα e PI3Kδ e prospecção de compostos de origem vegetal com atividade inibitória seletiva/dual
Title in English: Studying of the mechanism of PI3Kα and PI3Kδ inhibition and prospecting vegetal compounds with selective/dual inhibitory activity
Authors: Sousa, Francisca Joseli Freitas de
Advisor: Zanatta, Geancarlo
Keywords: inibidores;PI3K;linfomas não-Hodgkin;LDGCB
Issue Date: 2022
Citation: Sousa, Francisca Joseli Freitas de. Estudo do mecanismo de inibição da PI3Kα e PI3Kδ e prospecção de compostos de origem vegetal com atividade inibitória seletiva/dual. 2022. 152 f. Dissertação (Mestrado em Bioquímica) - Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2023.
Abstract in Brazilian Portuguese: A via da PI3K/Akt/mTOR tem um papel central no metabolismo, regulando processos relacionados à proliferação e sobrevivência celular. Alterações na ativação da PI3K estão frequentemente relacionadas com o desenvolvimento e progressão de vários tipos de câncer, entre eles o Linfoma Difuso de Grandes células B (LDGCB). Neste contexto, a inibição da PI3Kδ e da PI3Kα se mostrou benéfica no tratamento do LDGCB, em que a via PI3K é hiperativa. Neste trabalho, inicialmente foi empregado cálculos quânticos de energia de interação para melhor compreender as influências intermoleculares que guiam a inibição seletiva nas isoformas PI3Kα e PI3Kδ, em seguida, utilizamos o conhecimento adquirido para auxiliar durante a identificação de compostos com potencial inibitório, via triagem virtual baseada em ancoramento com conjuntos conformacionais. Para a prospecção de novas moléculas utilizou-se a biblioteca de produtos naturais de origem brasileira (NuBBE), onde somente os compostos com origem vegetal foram analisados. Nossos resultados indicam que nos complexos da PI3Kδ, as energias mais atrativas vieram dos resíduos Trp760, Ile910, Met900, Ile825, Met750 e Tyr813, enquanto na PI3Kα as energias de interação mais significantes vieram dos resíduos Val851, Ile848, Trp780, Tyr836, Val850, Ile932. Posteriormente, na etapa de padronização da técnica de ancoramento molecular foi identificada a melhor composição de conformações estruturais, bem como os melhores parâmetros que possibilitaram a identificação de inibidores seletivos e duais para as isoformas PI3Kα e PI3Kδ. Dentre os compostos identificados via triagem virtual, destacaram-se 4-Deoxyraputindole C (NuBBE_1085), Raputindole B (NuBBE_1137), 11-decyl-11,12-dihydro-5,10-dioxatetraphen-12-one (NuBBE_1563), Glycocitrine-I (NuBBE_1074) (seletivo PI3Kδ), 3-(2-(7,7-dimethyl-3,7-dihydropyrano[3,2-e]indol-1-yl)ethyl-1-methylquinazoline-,4(1H,3H)-dione (NuBBE_ 1107), Podocarpusflavone A (NuBBE_199), Amentoflavone 7'',4'''-dimethyl-ether (NuBBE_198), Limonianin (NuBBE_1263), 9,10-Dihydro-9-hydroxy-9-(benzyloxycarbonylmethyl)-10-oxophenanthrene (NuBBE_1368) (dual PI3Kδ/PI3Kα) e 3',4'-dimethoxy-7,8-(2'',2''-dimethylpyrano)-flavanone (NuBBE_1327), Sesamin (NuBBE_1416), Vismiaquinone (NuBBE_2088), (+)-asarinin (NuBBE_1420), 6a,12a-dehydro-rotenone (NuBB_1451) (seletivo PI3Kα). Os resultados obtidos neste trabalho podem auxiliar no desenvolvimento racional de novos compostos com potencial inibitório sobre as proteínas PI3Kα e PI3Kδ, e representam uma contribuição importante para a elucidação das interações de inibidores do sítio de ligação ao ATP nos alvos estudados.
Abstract: The PI3K/Akt/mTOR pathway plays a central role in cellular metabolism, regulating processes related to proliferation and survival. Alterations in PI3K activation are frequently linked to the development and progression of several types of cancer, including Diffuse Large B-cell Lymphoma (DLBCL). In this context, inhibition of PI3Kδ and PI3Kα is beneficial in the treatment of DLBCL, in which the PI3K pathway is overactive. In this work, we initially employed interaction energy quantum calculations to better understand the intermolecular influences that guide selective inhibition in PI3Kα and PI3Kδ isoforms, then used the acquired knowledge to assist during the identification of compounds with inhibitory potential via ensemble docking-based virtual screening. For the prospection of new molecules, we used the Brazilian natural products library (NuBBE) where only compounds with plant origin were analyzed. Our results indicate that for PI3Kδ the most attractive energies came from residues Trp760, Ile910, Met900, Ile825, Met750, and Tyr813, while for PI3Kα residues Val851, Ile848, Trp780, Tyr836, Val850, Ile932 interacted strongly with selective ligands. During the standardization step of the molecular docking technique, it was possible to identify the best composition of structural conformations, as well as the best parameters that enabled the identification of selective and dual inhibitors for PI3Kα and PI3Kδ isoforms. Among the compounds identified via virtual screening, 4-Deoxyraputindole C (NuBBE_1085), Raputindole B (NuBBE_1137), 11-decyl-11,12-dihydro-5,10-dioxatetraphen-12-one (NuBBE_1563), Glycocitrine-I (NuBBE_1074) (selective PI3Kδ), 3-(2-(7,7-dimethyl -3,7- dihydropyrano[3,2-e]indol-1-yl)ethyl-1-methylquinazoline-,4(1H,3H)-dione (NuBBE_ 1107), Podocarpusflavone A (NuBBE_199), Amentoflavone 7'',4'''-dimethyl-ether (NuBBE_198), Limonianin (NuBBE_1263), 9,10-Dihydro-9-hydroxy-9-(benzyloxycarbonylmethyl)-10-oxophe nanthrene (NuBBE_1368) (dual PI3Kδ/PI3Kα) and 3', 4'-dimethoxy-7,8-(2'',2''-dimethylpyrano)-flavanone (NuBBE_1327), Sesamin (NuBBE_ 1416), Vismiaquinone (NuBBE_2088), (+)-asarinin (NuBBE_1420), 6a,12a-dehydro-rotenone (NuBB_1451) (selective PI3Kα), stood out. The results obtained in this work may contribute to the rational development of new compounds with inhibitory potential on PI3Kα and PI3Kδ proteins and represent an important contribution for the elucidation of interactions between inhibitors and residues at the ATP-binding site of both enzymes.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/71679
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