¿Qué hacer cuando el docking no alcanza? La Quimioinformatica al rescate en la búsqueda de Inhibidores de Acetilcolinesterasa

DANTE STRATICO; MARCELO JAVIER OTERO; VICTORIA RICHMOND

Tucumán

Simposio; 7mo Simposio Argentino de Jóvenes Investigadores en Bioinformática (7SAJIB); 2022

RSG-Argentina / Universidad de Tucumán

La Enfermedad deAlzheimer (EA) es una enfermedad que genera pérdida de memoria y de distintasfunciones cognitivas. Actualmente, la mayoría de los tratamientos intentanrestituir a niveles fisiológicos la concentración de acetilcolina (AC)disminuida en la EA, mediante la inhibición de la enzima Acetilcolinesterasa(ACE) y de esta manera mejorar las capacidades cognitivas de quienes padecen estaenfermedad. Dado que para el año 2050 se espera que 50 millones de personasalrededor del mundo sufrirán demencia, es importante abordar la búsqueda denuevos inhibidores de ACE (IACEs) más potentes, específicos y seguros.Este trabajo formaparte de un proyecto de búsqueda de nuevos IACEs, basado en la modificación delesteroide 2β,3α-dihidroxi-5α-colestan-6-ona(1), cuyo derivado disulfatado presenta actividad IACE a nivel micromolar alubicarse en la entrada del bolsillo enzimático de la ACE. Con estos antecedentes,se propone la hipótesis de que una correcta funcionalización de la cadenalateral de (1) generaría una mayor afinidad proteína-ligando, ya queademás de interaccionar el esqueleto esteroidal con la entrada del bolsillo,sumaria interacciones con el sitio activo mediante la cadena funcionalizada, otorgándoleactividad IACE. Con este objetivo se creó una biblioteca virtual de 3000 compuestos con unesqueleto esteroidal dihidroxilado con variaciones en la cadena lateral, utilizandola reacción multicomponente de Ugi. Si bien elesteroide disulfatado fue el que presentó actividad, se optó por derivados de (1)ya que tenían menores probabilidades de atravesar la Barrera Hemato Encefálica(BHE) dada su alta densidad de carga. Con el objetivo de estudiar lapermeabilidad de los esteroides disulfatados, se diseñó una biblioteca virtualanáloga a la ya diseñada, en su versión sulfatada. Mediante un Análisis deComponentes Principales (PCA) se pudo verificar que los esteroides disulfatadospresentan propiedades estructurales y fisicoquímicas diferentes a compuestos depermeabilidad conocida (base de datos B3DB). Este estudio nos indicó que losderivados disulfatados tienen baja probabilidad de atravesar la BHE, siendodescartados.En este trabajomostramos como partiendo de la biblioteca de 3000 compuestos esteroidalesderivados de (1), se pudo reducir a 10 candidatos utilizandoherramientas de filtrado relacionadas con la estabilidad ligando-enzima (docking), similitud en propiedades conIACEs conocidos (PCA) y capacidad de atravesar la BHE.Finalmente, serealizaron simulaciones de dinámica molecular para los 10 compuestos Ugiseleccionados. Se descartaron 2 compuestos debido a su baja afinidad con laenzima (estudios de MM-PBSA). Para los 8 compuestos Ugi restantes, seanalizaron los modos de unión a la enzima y las interacciones Ugi-ACE durantela simulación. 7 de los 8 compuestos seleccionados cumplen con la hipótesis, alinteraccionar mediante el esqueleto esteroidal con la entrada al sitio activo einteraccionar con la cadena lateral funcionalizada con aminoácidos del sitioactivo de la ACE por interacciones hidrofóbicas y de π-stacking. En conclusión, lacombinación de técnicas quimioinformáticas permitió obtener 7 candidatosprometedores que interaccionan tanto con el sitio activo de la enzima mediantela cadena lateral funcionalizada como con la entrada a este mediante elesqueleto esteroidal para una futura etapa de síntesis y medición de actividad.PALABRAS CLAVES: Virtual Screening,Acetilcolinesterasa, Dinámica Molecular,Ciencia de Datos, Quimioinformatica