Estudo do potencial anti-inflamatório de uma biblioteca de compostos naturais de cogumelos por screening virtual contra as Enzimas COX (-1 E -2)

Mestrado de dupla diplomação com a UTFPR - Universidade Tecnológica Federal do ParanáO uso de Anti-Inflamatórios Não Esteroides (AINEs) no tratamento de doenças inflamatórias tem sido generalizado, principalmente no tratamento da artrite reumatóide. Os AINEs atuam principalmente promovendo a inibição das enzimas ciclooxigenases, especificamente as isoenzimas COX-1 e COX-2. As enzimas COX catalisam a conversação do ácido araquidônico em prostaglandinas. Os AINEs que atuam como inibidores das enzimas COX, induzem uma significativa atividade anti-inflamatória, analgésica e antipirética. No entanto, dados recentes mostram que o uso prolongado de AINEs pode originar efeitos colaterais cardiovasculares, incluindo insuficiência cardíaca isquêmica e infarte do miocárdio. O uso de compostos naturais como potenciais anti-inflamatórios, através da inibição das enzimas COX, têm sido assim proposto. Neste estudo, uma biblioteca de compostos de baixo peso molecular (LMW 3.0), presentes em cogumelos, foi preparada e aumentada para 190 compostos, a partir de bibliotecas preparadas anteriormente com 40 compostos (LMW 1.0) e 115 compostos (LMW 2.0), respetivamente. As famílias de compostos presentes na biblioteca incluem: quinonas, isoflavonas, flavonas, catecóis, aminas, ácidos gordos, alcaloides, terpenos, esteroides e derivados de aminoácidos. Foram também realizados estudos in silico de toxicidade (ADMET), tendo-se previsto que no geral estes compostos apresentam baixa toxicidade. De seguida realizou-se a seleção das estruturas 3D, de cada uma das enzimas COX, e procedeu-se à seleção do melhor software de docking por intermédio de estudo de Re-Docking e Cross-Docking. A biblioteca LMW 3.0 foi então testada in silico, contra as estruturas selecionadas das enzimas COX-1 e COX-2, utilizando o software de docking selecionado, o AutoDock Vina (VINA). Dos 190 compostos testados, os quatro que apresentaram o valor mais baixo de constante de inibição (Ki) previsto contra COX-1, foram: a Aurisina A (152,4 nM), a Naringina (496,8 nM), a 5,6-Epoxi-24(R)-metilcolesta-7,22-dien-3B-ol (588,1 nM) e a Aurisina K (696,2 nM). Para a COX-2, os compostos que apresentaram menor valor de Ki previsto foram: a Clavilactona C (55,4 nM); o Inonotusol C (77,6 nM), o Inonotusol A (91,9 nM) e a Putrescina-1,4-dicinamida (91,9 nM). Foram também realizados estudos in silico de toxicidade (ADMET), tendo-se previsto que, no geral, os compostos que apresentaram melhor potencial inibidor das enzimas COX-1 e COX-2 apresentaram também baixa toxicidade prevista. A modo de avaliar o melhor composto (clavilactona C), realizou-se a dinâmica molecular demonstrando a estabilidade com a proteína COX-2. Os compostos que apresentaram maior potencial previsto de inibição da COX-1 e COX-2 poderão assim ser considerados como candidatos a fármacos com potencial anti-inflamatório, sendo necessário no entanto que esta atividade seja verificada experimentalmente.The use of non-steroidal anti-inflammatory drugs (NSAIDs) in the treatment of inflammatory diseases has been widespread, mainly in the treatment of rheumatoid arthritis. NSAIDs act mainly by promoting the inhibition of cyclooxygenase enzymes, specifically the isoenzymes COX-1 and COX-2. COX enzymes catalyze the conversation of arachidonic acid in prostaglandins. NSAIDs that act as inhibitors of COX enzymes induce significant anti- inflammatory, analgesic and antipyretic activity. However, recent data show that prolonged use of NSAIDs can lead to cardiovascular side effects, including ischemic heart failure and heart attack. The use of natural compounds, as potential antiinflammatory drugs, through inhibition of COX enzymes has thus been proposed. In this study, a library of low molecular weight compounds (LMW 3.0), present in mushrooms, was prepared and increased to 190 compounds, from libraries previously prepared with 40 compacts (LMW 1.0) and 115 compounds (LMW 2.0), respectively. The families of compounds present in the library include: quinones, isoflavones, flavones, catechols, amines, fatty acids, alkaloids, terpenes, steroids and amino acid derivatives. in silico toxicity studies (ADMET) were also carried out, and it was predicted that in general these compounds present low toxicity. Then, the 3D structures were selected for each of the COX enzymes, and the best docking software was selected through Re-Docking and Cross-Docking studies. The LMW 3.0 library was then tested in silico, against the selected structures of the COX-1 and COX-2 enzymes, using the selected docking software, AutoDock Vina (VINA). Of the 190 compounds tested, the four that showed the lowest predicted inhibition constant (Ki) against COX-1, were: Aurisin A (152.4 nM), Naringin (496.8 nM), 5,6-Epoxy-24(R)- methylcholesta-7,22-dien-3B-ol (588.1 nM) and Aurisin K (696.2 nM). For COX-2, the compounds that had the lowest predicted Ki value were: Clavylactone C (55.4 nM); Inonotusol C (77.6 nM), Inonotusol A (91.9 nM) and Putrescine-1,4-dicinamide (91.9 nM). in silico toxicity studies (ADMET) were also carried out, and it was predicted that, in general, the compounds that showed the best inhibitory potential for COX-1 and COX-2 enzymes also had low expected toxicity. In order to evaluate the best compound (clavylactone C), molecular dynamics was performed demonstrating stability with the COX-2 protein. The compounds from the LMW 3.0 library that showed the greatest potential for inhibition of COX-1 and COX-2 could thus be considered as candidates for drugs with anti-inflammatory