Estudo de Inibidores da Enzima Integrase de HIV-1 por Simulação de Dinâmica Molecular 1 1 1 Emily C. M. Fonseca * (IC), José R. A. Silva (PG), Cláudio N. Alves (PQ) 1 Laboratório de Planejamento e Desenvolvimento de Fármacos, Instituto de Ciências Exatas e Naturais, Universidade Federal do Pará, CP 11101, 66075-110, Belém, PA, Brasil. *[email protected] Palavras Chave: Inibidor, GS-B, Integrase, HIV-1, Dinâmica Molecular Introdução A síndrome da imunodeficiência adquirida, AIDS (do inglês, Acquired Immunodeficiency Syndrome), é uma doença causada pelo vírus HIV que compromete o sistema imunológico impedindoo de proteger o organismo contra agressões externas. Dentre as três enzimas essenciais para o ciclo de vida do vírus HIV encontra-se a integrase (IN), que é essencial para a replicação viral, sendo responsável por inserir o DNA pró-viral no 1 cromossomo do hospedeiro . Estudos recentes identificaram os ácidos terc-Butoxi-(4-fenil-quinolin-3-il)-acético (tBPQAs) com uma nova classe de inibidores alostéricos da IN 2 com duplo modo de ação . Um dos derivados de tBPQAs (denominado GS-B) apresenta uma elevada atividade antiviral com o valor de EC50 igual a 18nM. A região alostérica onde o GS-B está complexado, destacam-se interações com os resíduos Gln194, Glu115, His116 e Gln194. Estas interações proporcionam uma mudança conformacional na IN, impedindo que esta realize sua função de clivagem. Neste sentido, o objetivo deste trabalho é elucidar o provável modo de ação deste inibidor na região aloestérica da enzima IN a partir de métodos de simulação por Dinâmica Molecular (DM). As simulações foram realizadas utilizando o pacote 3 AMBER versão 12 . Figura 1. Sobreposição da IN nas formas (A) apo (B) holo. Onde as conformações iniciais para ambas formas estão em dourado e as finais em azul (para apo) e vermelho (para holo). Na Figura 1, a região 1 destacada corresponde à região alostérica onde encontra-se o inibidor GS-B e a região 2 compreende o sítio catalítico da IN. Na simulação realizada para a forma apo não são identificadas mudanças significativas nas regiões destacadas. Porém, quando comparadas às estruturas inicial e final para a forma holo, mudanças significativas podem ser obervadas. Onde se destaca a aproximação do loop que é formado pelos resíduos His116, Glu115 e Thr119 que por consequência ocasiona uma modificação na cavidade do sítio catalítico da IN. Dentre as principais interações encontradas entre os resíduos que compõe a região alostérica e o inibidor, pode-se observar quantitativamente a diminuição da distância do inibidor em relação aos resíduos que compõe o loop localizado na região alostérica. Resultados e Discussão Primeiramente, duas simulações foram realizadas. Na primeira, o dímero da IN foi simulado em sua forma apo (sem inibidor) e a segunda, na forma holo (com inibidor). As simulações de dinâmica molecular foram realizadas utilizando o AMBER12 software. O campo de força AMBER 99SB16 foi utilizado para descrever a proteína e o solvente, enquanto que o inibidor foi descrito com o campo de força AMBER geral (GAFF). As cargas para o inibidor foram obtidas utilizando o método AM1BCC, como implementado no programa AMBER 12. O complexo foi preparado com o programa Leap. Uma caixa cúbica de água de 12 Å foi criada para o sistema (Enzima-Inibidor). Então, foram aplicados 10000 passos de minimização, aplicando cutoff de 8 Å. Em seguida, o complexo já minimizado, foi então gradualmente aquecido até 300K durante 300 ps, utilizando uma constante de restrição igual a 10 kcal/mol Ų à proteína. Além disso, outros 300 ps foram realizados à temperatura constante de 300K. Finalmente, 5ns de simulações DM foram realizadas para o complexo. O algoritmo SHAKE foi aplicado em todas as ligações de hidrogênio. Conclusões Os resultados obtidos pelas simulações de DM para as formas apo e holo da enzima IN de HIV1 elucidaram o modo de ação do inibidor GS-B na região alostérica. Onde as mudanças ocasionadas nessa região provocaram modificações no sítio catalítico da IN. Desta forma, a simulação por DM apresentou-se como uma excelente ferramenta para avaliação e determinação das principais interações existentes no complexo enzima-inibidor. Além disso, esses resultados podem ser utilizados para o planejamento de novos inibidores alostéricos derivados de tBPQAs. Agradecimentos UFPA e CNPQ 1 Cunico, W.; Gomes, C. R. B. e Junior, W. T. V. HIV- Recentes avanços na pesquisa de fármacos. 2008, 8, 2111-2117 ²Tsinag, M.; Gregg, S. J.; Niedziela-Majka, A.; Kan, E.; Landson., E, B.; Huang, W.; Hung, M.; Dharmaraj, S.; Novikov, N.; Xu, Y.; MitchellI, M.; Guo, H.; Babaoglu, K.; Liu, X.; Geleziunas, R.; Sakowicz, R. New class of HIV-1 Integrase (IN) Inhibitors With A Dual Mode Of Action . 2012 3 Case, D.A.; Cheatham, T.E.; Darten, T.; Gohlke, H.;Luo, R.; Merz Jr, K.M.; Onufriev, A.; Simmerling, C.; Wang, B.; Woods, R. J. Computat. Chem. 2005, 26, 1668-1688