Estrutura de Proteínas: na descoberta de novos fármacos

Estrutura de Proteínas:
na descoberta de novos fármacos
Pedro M. Matias
Laboratório de Cristalografia de Macromoléculas - Instituto de Tecnologia Química e Biológica
Coordenador: Prof. Maria Arménia Carrondo
http://xtal.itqb.unl.pt
Laboratório de Cristalografia de Macromoléculas
Publicações recentes em revistas científicas de grande impacto
C. Frazão, C. E. McVey, M. Amblar, A. Barbas, C. Vonrhein, C. M. Arraiano
and M.A. Carrondo “Unravelling the dynamics of RNA degradation by
RNAse II and its RNA-bound complex”, Nature (2006), 443, 110-114.
Laboratório de Cristalografia de Macromoléculas
Publicações recentes em revistas científicas de grande impacto
T. Ulrich, C. M. Gomes, A. Kletzin and C. Frazão "X-ray structure of a selfcompartmentalizing sulfur cycle metalloenzyme", Science (2006), 311,
996-1000.
Laboratório de Cristalografia de Macromoléculas
Publicações recentes em revistas científicas de grande impacto
M. L. Rodrigues, T. Oliveira, I. A. C. Pereira and M. Archer “X-ray
structure of a membrane-bound cytochrome c quinol dehydrogenase with
novel heme coordination” EMBO J (2006), 25, 5951-60.
Porque é fundamental conhecer-se a estrutura das proteínas alvo na
descoberta de novos fármacos?
“Structure-based lead optimization“
Interacção fármaco  proteína alvo
na síntese, projecto e modelação de novos fármacos, ligandos ou
inibidores é mais barato, mais rápido, mais eficaz
Raymond Stevens (Scripps Institute e fundador da Syrrx):
“50% do custo do desenvolvimento de um novo fármaco
pode ser poupado se a estrutura da proteína alvo for
conhecida numa fase inicial da investigação”.
Projectos de colaboração com empresas
farmacêuticas
Colaboração com a BIAL (1998-) - Doença de Parkinson
. Complexos de COMT com inibidores – 2 Estruturas, 4 publicações
Colaboração com a Schering (1998-) – Cancro da próstata e outras
doenças
• Receptor de androgéneo – 2 estruturas, 2 publicações
• Helicase RuvBL1 – 1 estrutura, 2 publicações
• Novos projectos em curso
• Uma estudante de doutoramento Schering-IBET, Sabine Gorynia
Colaboração com a Merck KGaA (2004-) - Cancro
• Vários projectos em curso
• Um post-doc Merck–IBET, Tiago Bandeira, desde formulação do projecto até à
caracterização estrutural
Estudos estruturais de complexos da enzima catecol-O-metiltransferase (COMT) com novos inibidores com aplicação na terapia
adjuvante da doença de Parkinson
Cristais
Dados de difracção
Estrutura molecular
• Receptores nucleares de androgéneos, hAR
Mutações relacionadas com cancro da próstata
Produção, caracterização e estrutura do LBD
• Helicase RuvBL1
Mutações relacionadas com várias formas de cancro
Produção, caracterização e estrutura
Detalhe a nível atómico
Zona que define a especificidade do hAR em
relação ao ligando R1881. A molécula de
Diagrama molecular representando progesterona é demasiado grande, e não cabe
a estrutura do hAR LBD com R1881 na cavidade do ligando do hAR.
P. Matias, P. Donner, R. Coelho, M. Thomaz, C. Peixoto, S. Macedo, N. Otto, S. Joschko, P. Scholz, A.
Wegg, S. Bäsler, M. Schäfer, U. Egner and M.A. Carrondo “Structural evidence for ligand specificity in
the binding domain of the human androgen receptor” J.Biol. Chem. (2000) 275, 26164-26171.
Publicação actualmente com 202 citações
Estruturas servem de base para R&D na Schering
AG com vista a:
• Desenvolvimento de novos ligandos com função androgénea para
tratamento da densidade óssea, distribuição de tecido adiposo, acne,
hirsutismo, etc.
• Desenvolvimento de novos fármacos para tratamento do cancro da
próstata, incluindo uma variedade que é independente do androgénio.
Helicase RuvBL1
• As helicases são proteínas presentes em quase todos os complexos
que catalisam o metabolismo do ADN.
• A RuvBL1 tem várias funções no núcleo das células, como p. ex. a
regulação de caminhos para divisão celular – mutações dão origem à
proliferação descontrolada das células e a cancro.
Diagrama molecular do monómero da RuvBL1
Domínio I
 Os Domínios I e III estão
envolvidos na ligação e hidrólise
de ATP;
 O Domínio II está envolvido
na ligação a ADN/ARN.
Domínio III
Domínio II
P. M. Matias, S. Gorynia, P. Donner, M. A.
Carrondo, “Crystal structure of the human
AAA+ protein RuvBL1” JBC (2006), 281,
38918-29
Diagrama molecular do hexâmero de
RuvBL1. O canal central tem um
diâmetro de ca. 18 Å, o que permite a
entrada de uma cadeia de ARN/ADN.
Pormenor do potencial electrostático à superfície molecular do
hexâmero de RuvBL1, mostrando
que o canal central tem carga
negativa, o que torna improvável
a interacção com cadeias duplas
de ADN.
-5 kT/e
+5 kT/e