Procesamiento de perfiles energéticos como herramienta para identificar candidatos prometedores en campañas de cribado virtual

LEANDRO MARTÍNEZ HEREDIA; FERNÁNDEZ, JULIÁN F.; QUISPE PATRICIA A.; ESTEFANIA MONTIEL; MARTÍN J. LAVECCHIA

San Martin

Simposio; 8SAJIB; 2023

UNSAM

El sistema reportero luciferasa es utilizado en el estudio de la actividad de genes o  proteínas, ya que cataliza una reacción química que genera luz. Un ensayo reciente utiliza NanoLuc, una luciferasa mutante diseñada para mayor sensibilidad y estabilidad. Una limitación de este ensayo es la posible inhibición de NanoLuc por moléculas pequeñas, lo que llevaría a resultados erróneos. En la competencia SAMPL9 se abordó este problema. Se propuso realizar cribado virtual de un conjunto de candidatos que serían luego evaluados experimentalmente. Al finalizar, se publicaron los compuestos activos dentro de los candidatos, con el fin de evaluar y optimizar las metodologías empleadas. Con esta información desarrollamos un enfoque de cribado virtual basado en el procesamiento de perfiles energéticos, utilizando vectores de energías ligando-residuo para realizar la discriminación de compuestos. En un ensayo de docking molecular se generan y evalúan posibles estructuras del complejo ligando-proteína, o poses. Una puntuación permite comparar la afinidad de diversos compuestos con el blanco, pero no se utiliza información de ligandos conocidos. Proponemos que la comparación de perfiles energéticos de candidatos con aquellos de ligandos conocidos mejoraría la identificación de nuevos inhibidores. El objetivo principal de este trabajo es llevar a cabo un cribado virtual para identificar inhibidores potenciales contra NanoLuc, utilizando la metodología propuesta.La estructura de la proteína NanoLuc fue obtenida del PDB (5IBO) y fue procesada con los servidores Molprobity y ModLoop. Las simulaciones de dinámica molecular se realizaron con NAMD2, parametrizando la proteína con el módulo tleap de AmberTools21. El plugin Epock de VMD se utilizó para calcular volúmenes de huecos  durante la trayectoria. Una adaptación del módulo OBEnergy de OpenBabel fue utilizada para calcular la energía de interacción separada por residuos (descomposición). Las energías tenidas en cuenta fueron de naturaleza electrostática y de Van der Waals. El análisis de los perfiles de energía generados fue realizado con scripts desarrollados en Python. Dado que el sitio activo de NanoLuc no está definido, se propuso una cavidad en base a la comparación con proteínas análogas. Ésta cavidad se estudió por dinámica molecular, siguiendo su volumen y obteniendo una conformación relajada sobre la que se realizó docking de los candidatos.Con las poses obtenidas de docking se realizó la descomposición y cálculo de los vectores de energía de interacción. Calculando la distancia euclídea entre estos vectores, se estimó la similitud de los candidatos a las referencias, y se tomaron los más cercanos a alguna de ellas como activos.La metodología propuesta utiliza información del blanco y de los ligandos para proponer posibles candidatos a partir de un conjunto de moléculas. Permite centrarse en interacciones específicas y claves para la unión ligando-proteína.El uso de ligandos de referencia conlleva un sesgo sobre el resultado, con una fuerte dependencia de la carga de los mismos y de sus modos de unión.Además, la distancia de corte entre vectores para la selección es una variable a estudiar más exhaustivamente, ya que se traduce directamente en un equilibrio entre falsos positivos y falsos negativos.