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Type: TCC
Title: Química computacional aplicada ao estudo do potencial modulatório sobre adenosina a1 de alcaloides carbazólicos
Authors: Marinho, Emanuelle Machado
Advisor: Lima Neto, Pedro de
Co-advisor: Almeida Neto, Francisco Wagner de Queiroz
Keywords in Brazilian Portuguese : Carbazomicinas;Receptor Adenosina A1;Doença de Parkinson;Docking molecular;Química quântica
Keywords in English : Carbazomycins;Adenosine A1 receptor;Parkinson's disease;Molecular docking;Quantum chemistry
Knowledge Areas - CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA
Issue Date: 2024
Citation: MARINHO, Emanuelle Machado. Química computacional aplicada ao estudo do potencial modulatório sobre adenosina a1 de alcaloides carbazólicos. 2024. 66 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Química) - Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2024.
Abstract in Brazilian Portuguese: A doença de Parkinson (DP) pertence à classe das doenças neurodegenerativas por induzir danos irreversíveis à estrutura cerebral, pela oxidação de neurotransmissores fundamentais para seu funcionamento. A DP, especificamente, se caracteriza por causar sintomas motores como tremores e rigidez muscular nos pacientes acometidos. Apesar das terapias existentes, baseados em inibidores de monoamina oxidase B, pesquisadores revelaram uma forte correlação que os receptores de adenosina A1 e A2AR na inibição do efeito de recaptação de íons e de dopamina estriatal intracelular observada em ratos. Nesta premissa, as carbazomicinas são farmacóforos reivindicados para elaboração de substâncias ativas no sistema nervoso central (SNC) com efeito terapêutico promissor, uma vez que são derivados de carbazóis relatados na atividade anti-inflamatória neural e atividade neuroprotetora. Desta forma, o objetivo deste estudo é explorar as propriedades estruturais, eletrônicas e de bioatividade modulatória de receptores de adenosina A1 de uma série de derivados de carbazomicina substituídas (CCB1-4). Para isso, foram realizadas uma otimização estrutural a nível quântico pela Teoria do Funcional da Densidade (DFT) para análise de seus descritores de reatividade global, enquanto uma abordagem de triagem virtual baseada em estrutura conduziu as simulações de docking molecular e dinâmica molecular dos derivados de CCB1-4 em complexo com o receptor de adenosina A1. Os resultados mostraram que os diferentes ambientes (água, DMSO e clorofórmio) não afetaram drasticamente a reatividade dos derivados CCB1-4, visto pelos cálculos de DFT utilizando a base 6-31++G(d,p) double-ζ. O teste de predição do alvo, guiado pela estratégia de triagem virtual baseada em estrutura, mostrou que a natureza heteroaromática dos CCB1-4 conduz uma similaridade estrutural com outras bases nitrogenadas moduladoras de receptores A1R, incluindo o próprio ligante endógeno adenosina (ADN). Assim, as simulações de docking molecular estimaram uma maior afinidade do derivado CCB3 ao receptor, com valor calculado de -8,6 kcal.mol-1, ao se ligar no sítio do agonista ADN. Corroborando a isso, as simulações de dinâmica molecular mostraram que o composto se liga ao alvo de forma estável, com energia livre de ligação em torno de -25,9 kcal.mol-1. Estes resultados sugerem que o CCB3 pode antagonizar a ligação da ADN em seus receptores, efeito associado a moduladores de A1R no tratamento da DP.
Abstract: Parkinson's disease (PD) belongs to the class of neurodegenerative diseases because it induces irreversible damage to the brain structure through the oxidation of neurotransmitters that are essential for its functioning. PD, specifically, is characterized by causing motor symptoms such as tremors and muscle stiffness in affected patients. Despite existing therapies based on monoamine oxidase B inhibitors, researchers have revealed a strong correlation between adenosine A1 and A2AR receptors in inhibiting the ion reuptake effect and intracellular striatal dopamine observed in rats. In this premise, carbazomicins are pharmacophores claimed for elaborating active substances in the central nervous system (CNS) with promising therapeutic effect, since they are carbazole derivatives reported in neural anti-inflammatory activity and neuroprotective activity. Thus, this study aims to explore the structural, electronic and modulatory bioactivity properties of adenosine A1 receptors of a series of substituted carbazomicin derivatives (CCB1-4). For this purpose, a structural optimization at the quantum level by Density Functional Theory (DFT) was performed to analyze their global reactivity descriptors. At the same time, a structure-based virtual screening approach was used to conduct molecular docking and molecular dynamics simulations of CCB1-4 derivatives in complex with the adenosine A1 receptor. The results showed that the difference in different environments (water, DMSO and chloroform) does not drastically affect the reactivity of CCB1-4 derivatives, as seen by DFT calculations using the 6-31++G(d,p) double-ζ base. The target prediction test, guided by the structure-based virtual screening strategy, showed that the heteroaromatic nature of CCB1-4 leads to structural similarity with other nitrogenous bases modulating A1R receptors, including the endogenous ligand adenosine (ADN). Thus, molecular docking simulations estimated a higher affinity of the CCB3 derivative to the receptor, with a calculated value of -8.6 kcal/mol, when binding to the DNA agonist site. Corroborating this, molecular dynamics simulations showed that the compound stably binds to the target, with a binding free energy of approximately -25.9 kcal/mol. These results suggest that CCB3 can antagonize DNA binding to its receptors, an effect associated with A1R modulators in treating PD.
URI: http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/78820
Author's Lattes: http://lattes.cnpq.br/5533640953123104
Advisor's Lattes: http://lattes.cnpq.br/2969689646961586
Co-advisor's Lattes: http://lattes.cnpq.br/6426529527198879
Access Rights: Acesso Aberto
Appears in Collections:QUÍMICA - BACHARELADO - Monografias

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