Estudio del mecanismo de acción de Quercetina sobre la proteasa Mpro del SARS-COV-2 y otros blancos moleculares.

CONTI, GERMÁN ANDRES; GÓMEZ CHAVEZ, JOSÉ LEONARDO; ANGELINA, EMILIO LUIS; PERUCHENA, NÉLIDA MARÍA

Resistencia. Chaco.

Jornada; XXVIII Reunión de Comunicaciones Científicas y Tecnológicas 2023.; 2023

-INTRODUCCIÓN:La quercetina (QUE) es un fitoquímico natural con varios efectos biológicos comprobados, incluidos los efectos anticancerígenos, antidiabéticos, antiinflamatorios, antioxidantes, antienvejecimiento, antimicrobianos, antialzheimer, antiartríticos, cardiovasculares y cicatrizantes. QUE tiene la capacidad de actuar sobre una gran diversidad de proteínas asociadas a varias vías biológicas. Entre estas proteínas podemos destacar quinasas, proteasas, glucosidasas, endopeptidasas, hidrolasas, topoisomerasas, entre otras. [1] Asimismo, QUE ha demostrado tener actividad inhibitoria sobre la principal proteasa (Mpro) del SARS-CoV-2 en ensayos in-vitro [2]. En nuestro laboratorio investigamos el efecto de QUE sobre diferentes blancos moleculares. Este trabajo se centró en el análisis de las interacciones de QUE sobre Mpro mediante la aplicación de un enfoque computacional apoyado en el conocimiento de la estructura de la enzima , con el fin de proporcionar una explicación a nivel molecular de la actividad inhibitoria observada en los ensayos experimentales. -OBJETIVOS: Comprender a nivel molecular el mecanismo de acción de la quercetina como inhibidor de la proteasa Mpro del virus SARS-CoV-2 -MATERIALES Y MÉTODOS:Se realizaron cálculos de docking molecular de QUE y sus glicósidos sobre una estructura de Mpro en su forma apo (libre) depositada en el Protein Data Bank (PDB ID: 6YB7), empleando el programa rDock. La región activa para el muestreo conformacional se definió usando las coordenadas del inhibidor N3 covalentemente unido a SARS-CoV-2 Mpro (código de acceso 6LU7).Para seleccionar las poses de docking se tuvo en cuenta tanto los “scores” asignados por el algoritmo de docking como así también información previa de la interacción de otros productos naturales con Mpro. Se seleccionaron 5 poses para cada ligando (QUE y derivados glicosilados), las cuales fueron sometidas a simulaciones de DM por triplicado de 20 ns cada una, utilizando el paquete Amber16 [3]. A fin de acelerar el tiempo de cálculo de las simulaciones se empleó la versión CUDA de Amber16 utilizando núcleos de GPU (Unidad de Procesamiento Gráfico). A partir de las trayectorias de DM se realizaron cálculos de energía libre para determinar la estabilidad de los complejos, empleando el protocolo MM-PBSA [4]. Por otra parte, se realizó un estudio basado en la densidad electrónica sobre una estructura representativa seleccionada a partir de las simulaciones de DM. Se calculó la densidad electrónica sobre un modelo reducido de los complejos con el paquete Gaussian. El análisis topológico de la densidad electrónica (QTAIM) [5] se realizó con ayuda del software Multiwfn [6]. Los grafos moleculares se construyeron con Pymol. -RESULTADOS Y DISCUSIÓN:En la proteasa Mpro se pueden identificar los sub-bolsillos S1, S1’, S2 y S3 dentro del sitio activo de la enzima en el que la molécula de QUE puede anclarse efectivamente. Esto se determinó luego de acoplar las “poses” de docking con mejor score. [7] Los complejos de QUE-Mpro obtenidos mediante docking fueron sometidas a simulaciones de DM por triplicado y se evaluó su estabilidad relativa mediante cálculo de energía libre que son presentadas en la tabla 1. Esto se realizó también para derivados glicosilados de quercetina revelando que, aunque los valores de energía libre obtenidos son mejores según se muestra en tabla 1, el análisis a las conformaciones obtenidas mediante MD demuestra poca afinidad por mantenerse en el sitio activo, que se atribuye a la mayor afinidad del aglicón por las moléculas de agua.En la conformación más estable, QUE está anclada en el sub-bolsillo 1 (S1) del sitio activo de la enzima. El análisis de las interacciones revela que el principal punto de anclaje de QUE dentro de S1 son las interacciones que ésta establece a través del carbonilo del anillo benzopirano con un loop que contiene el residuo catalítico Cys 145. Estas interacciones tienen sentido, ya que este loop conforma el agujero oxi aniónico de la enzima, una estructura que está especializada para interaccionar con aceptores de hidrógeno (la función del agujero oxi aniónico es estabilizar la carga negativa que se localiza sobre el oxígeno carbonílico de la unión amida del sustrato en el estado de transición, luego del ataque nucleofílico de la Cys 145).-CONCLUSIONES:Se logró obtener un conocimiento detallado del mecanismo de acción de quercetina como inhibidor de la proteasa Mpro del virus SARS-CoV-2, así como comprender los mecanismos de acción asociados a los complejos de quercetina-receptor.