Modelagem molecular de inibidores covalentes reversíveis de cisteíno proteases (2023)
- Authors:
- Autor USP: BONATTO, VINÍCIUS - IQSC
- Unidade: IQSC
- DOI: 10.11606/T.75.2023.tde-29112023-101857
- Subjects: PLANEJAMENTO DE FÁRMACOS; MODELAGEM MOLECULAR
- Keywords: covalent inhibitors; dinâmica molecular; drug design; free energy perturbation; inibidores covalentes; modelagem molecular; molecular dynamics; molecular modeling; perturbação da energia livre; planejamento de fármacos
- Agências de fomento:
- Language: Português
- Abstract: Cisteíno proteases (CPs) são importantes alvos em diversas doenças infecciosas e câncer, sendo atrativas para o desenvolvimento de novos inibidores. Os inibidores covalentes direcionados, do inglês Targeted covalent inhibitors (TCIs) são extensivamente aplicados na inibição de CPs, pois promovem a modificação covalente destas enzimas. Entretanto, o planejamento e modelagem molecular de inibidores covalentes apresenta um desafio computacional, uma vez que o processo de inibição covalente consiste em múltiplos passos. Este trabalho inicia com uma revisão sistemática da literatura de modo a analisar o uso da nitrila como grupos reativos para o desenvolvimento de inibidores covalentes. As nitrilas apresentam um grande potencial como warheads em alvos como as CPs e enzimas que contenham resíduos catalíticos de cisteína ou serina. Além disso, as nitrilas podem aumentar a reatividade de outros grupos, como é o caso da cianoacrilamida, e podem ser usadas em inibidores covalentes reversíveis que tem como alvo resíduos não catalíticos. Em uma próxima etapa, foram empregados métodos da mecânica clássica (MM) e mecânica quântica (QM) para entender e prever a afinidade de ligantes por CPs específicas. Começando com os cálculos quânticos, descritores baseados em QM foram obtidos, como índices de eletrofilia local, para estimar a reatividade de diversos warheads, constatando evidente correlação com a constante de inibição enzimática experimental. Estes descritores poderão ser usados emmodelos de aprendizado de máquina ou em modelos de relação estrutura-atividade. Ainda usando métodos QM para modelar o warhead, a metodologia QM-cluster approach foi empregada para estimar a relativa diferença de potência de dois inibidores pares com warheads distintos (nitrila e aldeído). Com um modelo do sítio ativo contendo pouco mais de 300 átomos, essa técnica mostrou-se eficaz para capturar a diferença de energia entre os ligantes com diferentes warheads. Essa metodologia promissora pode ser empregada em futuras campanhas de desenvolvimento de novos inibidores covalentes, onde o alvo também é levado em consideração. Por fim, foram realizadas simulações de dinâmica molecular para compreender o modo de ligação de diversos inibidores. Além disso, cálculos de perturbação de energia livre (FEP) foram realizados para estimar a energia livre de ligação relativa (RBFE). Os resultados sugerem que o estado covalente do processo de interação bimolecular é fundamental e mais relevante para a energia livre do que do complexo não covalente. No geral, as descobertas realizadas nesta tese contribuem para o desenvolvimento de inibidores covalentes reversíveis e abrem caminho para novos avanços no campo
- Imprenta:
- Publisher place: São Carlos
- Date published: 2023
- Data da defesa: 20.09.2023
- Status:
- Artigo publicado em periódico de acesso aberto (Gold Open Access)
- Versão do Documento:
- Versão publicada (Published version)
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-
ABNT
BONATTO, Vinícius. Modelagem molecular de inibidores covalentes reversíveis de cisteíno proteases. 2023. Tese (Doutorado) – Universidade de São Paulo, São Carlos, 2023. Disponível em: https://teses.usp.br/teses/disponiveis/75/75133/tde-29112023-101857/. Acesso em: 04 abr. 2026. -
APA
Bonatto, V. (2023). Modelagem molecular de inibidores covalentes reversíveis de cisteíno proteases (Tese (Doutorado). Universidade de São Paulo, São Carlos. Recuperado de https://teses.usp.br/teses/disponiveis/75/75133/tde-29112023-101857/ -
NLM
Bonatto V. Modelagem molecular de inibidores covalentes reversíveis de cisteíno proteases [Internet]. 2023 ;[citado 2026 abr. 04 ] Available from: https://teses.usp.br/teses/disponiveis/75/75133/tde-29112023-101857/ -
Vancouver
Bonatto V. Modelagem molecular de inibidores covalentes reversíveis de cisteíno proteases [Internet]. 2023 ;[citado 2026 abr. 04 ] Available from: https://teses.usp.br/teses/disponiveis/75/75133/tde-29112023-101857/ - A new strategy to model the mechanism of action of covalent inhibitors
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