Diseño racional de potenciales inhibidores esteroidales de acetilcolinesterasa para el tratamiento de la enfermedad de Alzheimer

DANTE STRATICO; VICTORIA RICHMOND; MARCELO JAVIER OTERO

Congreso; Reunión de la Asociación Física Argentina RAFA 106; 2021

Asociación Física Argentina

La Enfermedad de Alzheimer (EA)es una enfermedad neurodegenerativa que genera pérdida de memoria y de lasfunciones cognitivas. Actualmente, la mayoría de los tratamientos intentanrestituir a niveles fisiológicos la concentración de acetilcolina (AC) disminuidaen la EA, mediante la inhibición de la enzima acetilcolinesterasa (ACE) y deesta manera mejorar las capacidades cognitivas de quienes padecen estaenfermedad. Esta enzima es la responsable de hidrolizar la AC en la hendidurasináptica, con lo cual su inhibición incrementa los niveles de AC en elcerebro. Dado que para el año 2050 se espera que 50 millones de personasalrededor del mundo padezcan demencia, es importante abordar la búsqueda denuevos agentes inhibidores de la enzima ACE (IACEs), con el objetivo deencontrar fármacos más potentes, específicos y seguros.  Este trabajo forma parte de unproyecto de búsqueda de nuevos IACEs, basado en la modificación del esteroide2β,3α-dihidroxi-5α-colestan-6-ona, cuyo derivado disulfatado presenta actividadIACE a nivel micromolar. Con estos antecedentes, se propone la hipótesis de queuna correcta funcionalización de la cadena lateral del esteroide le otorgaríamayor afinidad proteína-ligando al sumar interacciones entre la cadena lateraly el sitio activo de la enzima, aportándole así actividad IACE. Con esteobjetivo se creó una biblioteca virtual de 5.000 esteroides con diferentefuncionalización de las cadenas laterales utilizando la reacciónmulticomponente de Ugi y, por tal, son denominados compuestos Ugi. Una vezformada la biblioteca, se procedió a realizar un screening virtual consucesivos pasos de filtrado, en busca de los candidatos más prometedores a serIACEs, para ser estudiados finalmente mediante simulaciones por dinámicamolecular. El primer paso del screeningvirtual consistió en un estudio de docking de los compuestos Ugi frente ala ACE, en donde se evaluó la energía de unión proteína-ligando. Seseleccionaron 576 compuestos que distan 2 Kcal/mol respecto del compuesto Ugicon mayor afinidad a la enzima. Para realizar posteriores estudios de modeladomolecular, fue necesario filtrar el número de candidatos a estudiar. Para ellose recopiló información de IACEs de la base de datos ChEMBL en busca de similitudentre los compuestos IACEs y los Ugi a través de la comparación de 19 descriptoresmoleculares. Se llevó a cabo posteriormente un Análisis de ComponentesPrincipales (PCA) de los IACEs y se proyectaron los compuestos Ugis en dichoespacio. Se buscó similitud entre los mismos utilizando como criterio minimizarla distancia euclídea IACEs?Ugi en el espacio 3D definido por las tres primerascomponentes principales. Se continuó luego el filtrado eligiendo aquelloscompuestos con mayor potencial permeabilidad de la barrera hematoencefálica (BHE),utilizando dos técnicas: Adaptative Boosting y Support Vector Machine.Para ello fue necesario describir los compuestos mediante FingerPrints deltipo Molprint2D. A partir de este estudio se seleccionaron 10 compuestos conmayor tendencia a atravesar la BHE. Finalmente, se realizaron simulaciones dedinámica molecular para los 10 compuestos Ugi seleccionados, estudiando las energíasde unión Ugi-ACE a lo largo del tiempo de simulación (100 ns). Se descartaron 2compuestos debido a su baja afinidad con la enzima. Para los 8 compuestos Ugirestantes, se analizaron los modos de unión a la enzima y las interaccionesUgi-ACE durante la simulación. 7 de los 8 compuestos seleccionados cumplen conla hipótesis al interaccionar con aminoácidos de sitio activo de la ACE. Habiéndose obtenido candidatosprometedores a ser IACEs que avalan la hipótesis planteada, la próxima etapaconsistirá en la confirmación experimental a través de bioensayos.