¿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 de Alzheimer (EA) es una enfermedad que genera pérdida de memoria y dedistintas funciones cognitivas. Actualmente, la mayoría de los tratamientos intentan restituir aniveles fisiológicos la concentración de acetilcolina (AC) disminuida en la EA, mediante lainhibición de la enzima Acetilcolinesterasa (ACE) y de esta manera mejorar las capacidadescognitivas de quienes padecen esta enfermedad. Dado que para el año 2050 se espera que 50millones de personas alrededor del mundo sufrirán demencia, es importante abordar labúsqueda de nuevos inhibidores de ACE (IACEs) más potentes, específicos y seguros.Este trabajo forma parte de un proyecto de búsqueda de nuevos IACEs, basado en lamodificación del esteroide 2β,3α-dihidroxi-5α-colestan-6-ona (1), cuyo derivado disulfatadopresenta actividad IACE a nivel micromolar al ubicarse en la entrada del bolsillo enzimático dela ACE. Con estos antecedentes, se propone la hipótesis de que una correcta funcionalizaciónde la cadena lateral de (1) generaría una mayor afinidad proteína-ligando, ya que además deinteraccionar el esqueleto esteroidal con la entrada del bolsillo, sumaria interacciones con elsitio activo mediante la cadena funcionalizada, otorgándole actividad IACE. Con este objetivose creó una biblioteca virtual de 3000 compuestos con un esqueleto esteroidal dihidroxiladocon variaciones en la cadena lateral, utilizando la reacción multicomponente de Ugi.Si bien el esteroide disulfatado fue el que presentó actividad, se optó por derivados de (1) yaque tenían menores probabilidades de atravesar la Barrera Hemato Encefálica (BHE) dada sualta densidad de carga. Con el objetivo de estudiar la permeabilidad de los esteroidesdisulfatados, se diseñó una biblioteca virtual análoga a la ya diseñada, en su versión sulfatada.Mediante un Análisis de Componentes Principales (PCA) se pudo verificar que los esteroidesdisulfatados presentan propiedades estructurales y fisicoquímicas diferentes a compuestos depermeabilidad conocida (base de datos B3DB). Este estudio nos indicó que los derivadosdisulfatados tienen baja probabilidad de atravesar la BHE, siendo descartados.En este trabajo mostramos como partiendo de la biblioteca de 3000 compuestos esteroidalesderivados de (1), se pudo reducir a 10 candidatos utilizando herramientas de filtradorelacionadas con la estabilidad ligando-enzima (docking), similitud en propiedades con IACEsconocidos (PCA) y capacidad de atravesar la BHE.Finalmente, se realizaron simulaciones de dinámica molecular para los 10 compuestos Ugiseleccionados. Se descartaron 2 compuestos debido a su baja afinidad con la enzima (estudiosde MM-PBSA). Para los 8 compuestos Ugi restantes, se analizaron los modos de unión a laenzima y las interacciones Ugi-ACE durante la simulación. 7 de los 8 compuestos seleccionadoscumplen con la hipótesis, al interaccionar mediante el esqueleto esteroidal con la entrada alsitio activo e interaccionar con la cadena lateral funcionalizada con aminoácidos del sitio activode la ACE por interacciones hidrofóbicas y de π-stacking.En conclusión, la combinación de técnicas quimioinformáticas permitió obtener 7 candidatosprometedores que interaccionan tanto con el sitio activo de la enzima mediante la cadenalateral funcionalizada como con la entrada a este mediante el esqueleto esteroidal para unafutura etapa de síntesis y medición de actividad.