ESTUDIO DE INTERACCIONES LIGANDO-RECEPTOR SOBRE LA ENZIMA DIHIDROFOLATO REDUCTASA (DHFR) HUMANA

RODRIGO TOSSO; FERNANDO SUVIRE; RICARDO D ENRIZ

Cordoba

Conferencia; Congreso Argentino de Quimica Fisica y Quimica Inorganica; 2011

La DHFR es la enzima encargada de reducir el ácido dihidrofólico (FH2) a ácido tetrahidrofólico (FH4). Esta enzima está presente en mamíferos, protozoos, bacterias y hongos; sin embargo, sus estructuras son ligeramente diferentes en los distintos organismos, presentando sensibilidad diferencial para el diseño de inhibidores, lo que la convierte en un excelente blanco para el desarrollo de fármacos antineoplásicos, antiprotozoarios, antibacterianos y antifúngicos más específicos y eficaces. Estudios previos han establecido que la inhibición de la DHFR es un mecanismo para la acción de drogas. Entre los agentes clínicos más conocidos están metotrexato (MTX) y trimetoprim (TMP). El MTX es un conocido inhibidor no selectivo empleado como anticancerígeno y el TMP es un inhibidor selectivo de amplio espectro de acción utilizado en terapias antibacterianas. En el presente trabajo, a partir de la información cristalográfica obtenida del Protein Data Bank (código: 2W3M), se realizó un estudio ligando-receptor, empleando distintas técnicas de modelado molecular. El mismo se llevó a cabo en dos etapas: en una primera etapa se simuló la interacción enzima-sustrato mediante dinámica molecular, empleando el campo de fuerza OPLS-AA, implementado en el paquete de programas GROMACS. En una segunda etapa se obtuvo un sistema modelo reducido, el cual contenía los principales aminoácidos que constituyen el sitio activo de la enzima. Este modelo fue optimizado empleando cálculos de la mecánica cuántica: modelos químicos semiempíricos (PM6), ab initio (RHF/6-31G(d)) y DFT (B3LYP/6-31G(d)), utilizando el programa Gaussian 2003. Uno de los principales objetivos del presente estudio consistió en determinar la energía de interacción ligando-receptor por medio de la ecuación: EI = EL-R – (ER + EL) Donde EI es la energía de interacción, EL-R la energía del complejo ligando-receptor, ER la energía del receptor y EL la energía del ligando. De esta manera es posible evaluar la correspondencia entre la actividad y dicha energía de interacción. Los resultados de las energías de interacción muestran una excelente correlación con respecto a las actividades biológicas reportadas para estos compuestos. Se puede apreciar que el MTX, al tener mayor energía de interacción que el sustrato, es un buen inhibidor competitivo para la enzima. Contrariamente, se observa que la energía de interacción obtenida para el TMP es menor, corroborando que no es un inhibidor adecuado de la enzima humana. Los resultados obtenidos nos permiten continuar con un estudio en donde se discrimine el peso relativo de cada aminoácido del sitio activo en la interacción con el sustrato o inhibidor. A su vez, este conocimiento adquirido nos lleva a proponer una nueva serie de inhibidores como siguiente paso dentro de un esquema de diseño de fármacos.