Structural characterization of the peroxisome proliferator-activated receptors (PPARs) types alpha and gamma complexes and its agonists

Os receptores ativadores da proliferação de peroxissomos (PPARs) são fatores de transcrição dependentes da ligação de ligantes e possuem um papel chave no controle do metabolismo dos lipídios e da glicose. Existem três isotipos desse receptor: PPARα, PPARβ e PPARγ. O PPARγ é alvo molecular para os compostos TZDs, os quais são fármacos usados clinicamente no controle da diabetes do tipo 2, aumentando a sensibilidade à insulina. Enquanto que os fibratos são os fármacos que atuam no PPARα e são utilizados para diminuir os níveis de triglicerídeos. A maioria dos pacientes que sofrem com a diabetes do tipo 2 apresentam desordens no metabolismo de lipídios. Mesmo com a existência de fármacos capazes de controlar estas desordens metabólicas, a busca de um agonista dual para os PPARα e PPARγ é um grande desafio no controle da síndrome metabólica, uma vez que este composto pode combinar os dois efeitos terapêuticos em uma única molécula. O GL479 é um agonista dual que foi sintetizado com dois grupos farmacóforos, ligando-se tanto ao PPARα quanto ao PPARγ. Dentro desse contexto, este estudo apresenta as bases estruturais de interação do agonista dual GL479 aos PPARs por meio da determinação estrutural dos complexos PPARα-LBD:GL479 e PPARγ-LBD:GL479. A análise detalhada desses complexos revelou diferentes modos de interação do ligante em cada receptor, porém em ambos os casos o GL479 interage com a Tyr da H12. Na estrutura do PPARα-LBD, o ligante adquiriu a característica de um agonista total e no caso do PPARγ-LBD, o GL479 adotou características de um agonista parcial dependente da interação com a H12. Além das analises do agonista dual, 16 compostos foram identificados por docking como ligantes do PPARγ. Três desses ligantes (8, 10 e 15) foram caracterizados por ThermoFluor e fluorescência de polarização com valores de IC50 menor que 10 µM. Adicionalmente, um dos compostos identificados no docking (16) foi cocristalizado com PPARγ-LBD. A conformação adotada pelo ligante não permitiu que ele interagisse diretamente com a H12, sugerindo que este composto possa atuar como um agonista parcial independente da H12. Todas estas descobertas podem ser exploradas no desenho de novos moduladores dos PPARs com menores efeitos adversos ou até mesmo na busca de agonistas duais PPARα ⁄γ, que combine os efeitos terapêuticos no tratamento da diabetes do tipo 2 e da dislipidemia.Peroxisome proliferator-activated receptors (PPARs) are ligand-dependent transcription factors that control various functions in human organism and they play key roles in the control of glucose and lipid metabolism. There are three different PPAR isotypes: PPARα, PPARβ e PPARγ. PPARγ is a molecular target of TZD agonists, which are clinically used drugs in the control of type 2 diabetes by increasing insulin sensitivity. Whereas fibrates are drugs that act on PPARα and are used to lower serum triglyceride levels. The most patients who have type 2 diabetes also display lipid metabolism disorders. Even with the existence of drugs that can control these metabolic disorders, the search of dual agonist for PPARα and PPAR γ is a major challenge in the control of metabolic syndrome, because this compound could combine both therapeutic effects in a single molecule. GL479 is a dual agonist that was synthesized based on a combination of two key pharmacophores, with the ability to bind in the both PPARs, α, and γ. Thus, this study reveals the structural basis for this dual agonist GL479 by structural determination of the complexes PPARα-LBD:GL479 and PPARγ-LBD:GL479. The detailed analysis of these complexes showed different ligand binding modes for each receptor, however, in the both cases the GL479 interacted with the Tyr of H12. In the PPARα-LBD structure the ligand acquired the features of full agonist and in the case of PPARγ-LBD, GL479 adopted features of a partial agonist dependent of H12 interaction. In addition to the dual agonist analysis, sixteen compounds were identified as PPARγ ligand by docking. Three of these ligands were characterized by ThermoFluor and fluorescence polarization, which resulted in IC50 values smaller than 10 µM. Additionally, one of the compounds, identified by docking, was co-crystallized with PPARγ. The ligand conformation adopted would not allow it a direct interaction with the H12. These contacts were mediated by one water molecule, suggesting this compound might also act as a partial agonist, independent of H12 interaction. All these findings may be explored for the design of PPARs novel modulators with lower side effects, as well, in the exploration of dual agonists PPARα ⁄ γ that combines the therapeutic effects in the treatment of type 2 diabetes and dyslipidemia