Estudo in silico de inibidores de lanosterol 14alfa-desmetilase de Trypanosoma cruzi

Abstract

A doença de Chagas é uma doença negligenciada de grande impacto sobre a população da América Latina. No Brasil estima-se que aproximadamente 50.000 novos casos de doença de Chagas ocorram anualmente e que cerca de 2.500.000 indivíduos estejam infectados. Apesar disso, o arsenal terapêutico disponível para o tratamento da doença (nifurtimox e benzonidazol) apresenta pouca ação sobre a fase crônica e sérios efeitos colaterais. Além disso já foi relatado o aparecimento de cepas resistentes aos medicamentos disponíveis. Diante desses fatos, torna-se importante a identificação de novos protótipos a fármacos ativos contra a fase crônica da doença. Sabe-se que antifúngicos azólicos (posaconazol, ravuconazol, itraconazol e cetoconazol) inibem a enzima lanosterol 14 alfa-desmetilase do Trypanosoma cruzi e por essa razão impedem a síntese do ergosterol, o principal esterol de membrana do parasita. Moléculas com esse perfil de atividade são ativas contra a forma amastigota do parasito, apresentando resultados positivos no tratamento da fase crônica da doença de Chagas. Esses dados sugerem que o desenvolvimento de novos inibidores da via do ergosterol é uma alternativa interessante para o tratamento da doença de Chagas. Visando contribuir para esse objetivo foram desenvolvidos modelos de QSAR 2D e 3D para um conjunto de 155 moléculas ativas contra T. cruzi. Modelos de QSAR 2D, baseado, em descritores bidimensionais (r2= 0,86, q2=0,9, r2pred=0,84, com 4PCs) e Holograma moleculares (r2= 0,85, q2=0,91, r2pred=0,82, com 6PCs) apresentam parâmetros estatísticos satisfatórios e sugerem que propriedades estéreas da amina ligada a anel aromático estão relacionadas com aumento na atividade dos compostos, enquanto que ramificações estruturais tem o efeito contrário. Visando complementar o estudo das exigências estéreas e eletrônicas que determinam a atividade biológica dos derivados azólicos estudados, foram desenvolvidos modelos de QSAR 3D pela técnica de análise comparativa de campos moleculares (CoMFA). O modelo do alinhamento realizado pelo acoplamento molecular propiciou poder preditivo satisfatório (q2 = 0,74, r2 = 0,92, r2pred = 0,70, com 5 PCs). O modelo realizado pelo alinhamento por similaridade morfológica dos 5 ligantes de maior atividade proporcionou maior poder preditivo (q2= 0,75, r2=0,91, r2pred=0,77, com 6PCs). A análise dos mapas de contorno sugere que a amina primária ligada ao anel aromático tem contribuição estérea e eletrônica importante, assim como substituintes na posição meta do anel p-anilina. O anel fenil na posição meta, assim como o anel imidazol podem diminuir a atividade dos compostos. As informações obtidas através dos modelos quimiométricos descritos acima são de suma importância para guiar o planejamento de moléculas mais potentes contra T. cruzi.

Chagas´ disease has a major impact over the population of Latin America. This neglected disease affects 2,500.000 patients and approximately new 50,000 cases are identified annually. Despite that, there are few drugs available to treat this ailment (nifurtimox and benznidazole), which are not effective against the chronic phase and show many side-effects. In addition, drug-resistant strains have been reported. These facts underscore the importance of discovering lead compounds that are active against the chronic phase of Chagas´ disease. Antifungal compounds such as posaconazole, revuconazole and cetoconazole also inhibit the lanosterol 14- demethylase from Trypanosoma cruzi, thus blocking the ergosterol pathway. Moreover, such compounds are active against amastigote T. cruzi and show promising results for chronic Chagas´ disease treatment. Therefore, developing new ergosterol biosynthesis inhibitors has been considered as a good strategy to improve Chagas´ disease treatment. Aiming at this goal, 2D and 3D QSAR models were built for a dataset of 155 compounds that had been assayed against T. cruzi. 2D-QSAR models built with topological descriptors (r2= 0.86, q2=0.9, r2pred=0.84, with 4PCs) or molecular hologram (r2= 0.85, q2=0.91, r2pred=0.82, with 6PCs) show reasonable statistics parameters and suggest that steric properties from the NH2 bound to phenyl ring increase potency, whereas moieties branching has the opposite effect. In order to further investigate the steric and electronic requirements for biological activity, 3D-QSAR models were developed by Comparative Molecular Field Analysis (CoMFA). The model of alignment by docking presented good predictive model (q2 = 0,74, r2 = 0,92, r2pred = 0,70, com 5 PCs). The model of alignment by morphological similarity towards the 5 most activity compounds presented most predictive model (r2= 0.75, q2=0.91, r2pred=0.77, with 6PCs). Contour map analysis not only supports the hypothesis that NH2 bound to phenyl has a positive steric or eletronic contribution to activity but also meta substitute on p-aniline. The ring phenil in the position meta as well as the ring imidazole would reduce the activity. The information gathered from all these models shall be useful to guide the development of second generation molecules with increased potency against T. cruzi.