Reposicionamiento in silico de compuestos bioactivos: identificación de módulos drogables conservados entre levaduras y tripanosomátidos

MERCEDES DIDIER GARNHAM; LIONEL URAN LANDABURU; FERNAN AGÜERO

Bernal

Simposio; 4SAJIB (Simposio Argentino de Jóvenes Investigadores en Bioinformática); 2019

RSG - Argentina

Reposicionamiento in silico de compuestos bioactivos: identificación de módulos drogables conservados entre levaduras y tripanosomátidosMercedes Didier Garnham, Lionel Urán Landaburu, Fernán AgüeroLaboratorio de Genómica y Bioinformática de Trypanosomátidos, Instituto de Investigaciones Biotecnológicas (UNSAM ? CONICET) ? Campus Miguelete, B1650HMP, San Martín, Buenos Aires, Argentina. Contacto: lionel.u.l@iib.unsam.edu.ar Introducción. La Enfermedad de Chagas es una enfermedad producida por el protozoario Trypanosoma cruzi y transmitida vectorialmente por la vinchuca, con alta prevalencia en América Latina especialmente en áreas rurales y de escasos recursos. Actualmente, el tratamiento consiste en la administración de uno de dos agentes tripanocidas (Benznidazol o Nifurtimox). Ambas drogas han demostrado capacidad de cura en pacientes con tripanosomiasis aguda, pero su efectividad disminuye en pacientes crónicos; y la aparición de múltiples efectos secundarios dificulta la adherencia de los pacientes al tratamiento. En este sentido, existe una búsqueda activa nuevas formas de tratamiento. La caracterización genómica de la respuesta celular in vivo a la perturbación mediada por moléculas pequeñas es fundamental para comprender cómo las células sobreviven al estrés producido por éstas. La identificación de las proteínas y vías involucradas en dicha perturbación es clave para revelar los mecanismos de acción de los fármacos. Recientemente se han realizado una serie de ensayos quimiogenómicos en levaduras, que caracterizan la respuesta de grandes colecciones de mutantes a moléculas pequeñas y fármacos conocidos. Aunque la disponibilidad de asociaciones farmacogenómicas entre drogas y genes específicos (?módulos drogables?) son escasas para T. cruzi y otros tripanosomátidos, la gran cantidad de ensayos obtenidos en levaduras puede utilizarse como punto de inicio para mapear estos módulos entre especies. El objetivo de este trabajo es identificar estos módulos conservados entre levaduras y trypanosomatidos para hallar compuestos bioactivos novedosos reposicionables hacia la tripanosomiasis americana (Enfermedad de Chagas).Metodología. El primer paso en la generación de la librería fue el curado y la estandarización de datos provenientes de múltiples fuentes de información. Estos estudios quimiogenómicos experimentales, conducidos en S. cerevisiae o C. albicans, generan interacciones indirectas entre genes y drogas (o entre drogas y familias de genes). La interpretación y reestructuración de estos datos fue realizada en forma semi-automática para cada dataset. Para drogas, la identificación y mapeo de las mismas requirió un paso adicional (también semi-automático), dada la multiplicidad de formas en las que un compuesto químico es referido en literatura. Se obtuvo, a partir de dicha reestructuración, una lista de 93,758 pares gen-compuesto, con 3,005 genes, y 2,430 compuestos. Posteriormente, se aplicaron una serie de filtros, tanto a compuestos como a blancos. Para los compuestos bioactivos se evaluaron varios criterios: 1) las aptitudes fisicoquímicas de cada compuesto (drug likeness); 2) su originalidad (novelty); 3) la disponibilidad comercial de los compuestos; 4) su potencial promiscuidad (asociación con más de una familia de blancos). Finalmente también se evaluó la diversidad química final del conjunto, con la intención de maximizar la variedad de especies químicas en la librería generada. Los potenciales blancos de acción se filtraron usando como condición la existencia de una relación de ortología entre levaduras y tripanosomátidos; y la esencialidad del ortólogo en estos últimos utilizando datos de esencialidad derivados de RNAi (knockdown) de Trypanosoma brucei. Resultados. Se obtuvo una librería de 56 compuestos reposicionables, novedosos en tripanosomátidos, que presentan actividad antifúngica y, potencial actividad tripanocida contra 83 familias de blancos proteicos drogables.