Triagem virtual na protease principal de SARS-CoV-2 e avaliação de 4,8-dimetoxinaftalenil chalconas frente a Leishmania amazonensis

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dc.contributor.advisorBispo, Marcelle de Lima Ferreira
dc.contributor.authorSilva, Kaio Maciel de Santiago
dc.contributor.bancaLima, Camilo Henrique da Silva
dc.contributor.bancaAlbuquerque, Magaly Girão
dc.contributor.bancaBarros Neto, José Celestino de
dc.contributor.bancaSodero, Ana Carolina Rennó
dc.contributor.bancaSapla, Milena Menegazzo Miranda
dc.contributor.coadvisorLima, Camilo Henrique da Silva
dc.coverage.extent166 p.
dc.coverage.spatialLondrina
dc.date.accessioned2024-08-21T17:29:15Z
dc.date.available2024-08-21T17:29:15Z
dc.date.issued2023-03-30
dc.description.abstractA descoberta de novas substâncias bioativas para o tratamento de doenças emergentes e negligenciadas, como a COVID-19 e a leishmaniose, é urgente devido à escassez de opções terapêuticas. Portanto, visando identificar candidatos anti-COVID-19, utilizou-se técnicas in silico como triagem virtual, docking molecular e dinâmica molecular frente a protease principal (Mpro) de SARS-CoV-2, considerando uma quimioteca contendo 313 estruturas de diferentes classes químicas. Em paralelo, derivados contendo a porção chalcona foram avaliadas por meio de ensaios in vitro contra diferentes formas morfológicas do protozoário Leishmania amazonensis e estudos in silico utilizando a técnica de docking molecular frente aos alvos arginase (ARG) e a tripanotiona redutase (TR). Assim sendo, a presente tese é dividida em dois capítulos distintos. No capítulo I, a triagem virtual foi realizada através do estudo de docking molecular considerando duas estruturas cristalográficas da Mpro, onde após média das energias de ligação, foi possível selecionar quatro potenciais inibidores (LMed-136, LMed-137, LMed-110 e LMed-117). Posteriormente, estudos de simulações de Dinâmica Molecular (DM) por 150 nanossegundos (ns) revelaram que os compostos LMed-136 e LMed-110 possuem maior afinidade pelo sítio ativo da Mpro (-23,62 ± 2,60 e -28,06 ± 2,65, respectivamente) e os compostos LMed-137 e LMed-117 tendem a deixar o sítio ativo. Além disso, observou-se que os resíduos Thr26, His41, Asn142, His164, Glu166 e Gln189 realizam ligações de hidrogênio importantes para a estabilidade dos complexos durante o tempo de simulação avaliado. Finalmente, a previsão do perfil ADME sugeriu que o LMed-136 possui características semelhantes a fármacos e boas propriedades farmacocinéticas. Portanto, a partir do presente estudo, pode-se inferir que essa substância pode ser uma possível inibidora da Mpro de SARS-CoV-2, porém são necessários estudos in vitro para investigar suas propriedades antivirais. No capítulo II, uma série de nove derivados de chalcona apresentaram valores de concentração inibitória média (CI50) após 24h de tratamento frente as formas promastigotas de L. amazonensis de 3,3 ± 0.34 – 264,1 ± 0,12 µM e de citotoxicidade em células de macrófagos murinos entre 126,8 ± 0,09 – 872,3 ± 0,133 µM. A chalcona 1f foi identificada como a mais promissora em termos de atividade e índice de seletividade (112,6), sendo 1,5 vezes mais seletiva do que anfotericina B (73,17). Estudos in vitro evidenciaram que 1f induziu diversas alterações morfológicas e ultraestruturais nas formas promastigotas livres, bem como a perda da integridade da membrana plasmática e aumento das espécies reativas de oxigênio (ERO). Em formas intracelulares, a substância 1f apresentou CI50 de 18,5 ± 1,19 µM. Para o estudo in silico de docking molecular foram selecionados os alvos arginase (ARG) e a tripanotiona redutase (TR) que são essenciais para o crescimento e sobrevivência de parasita. O composto 1f teve mais interações por ligação de hidrogênio com a enzima ARG, indicando a formação de um complexo proteína-ligante mais estável. A predição ADME sugeriu que 1f possui alta biodisponibilidade oral e absorção intestinal. Estudos em modelos in vivo são necessários para confirmar esse composto como potencial agente antileishmania
dc.description.abstractother1The discovery of new bioactive substances for the treatment of emerging and neglected diseases, such as COVID-19 and leishmaniasis, is urgent due to the lack of therapeutic options. Therefore, to identify anti-COVID-19 candidates in this work, in silico techniques such as virtual screening, molecular docking, and molecular dynamics against the main protease (Mpro) of SARS-CoV-2 were applied, considering a chemotheque containing 313 structures from different classes of chemical compounds. In parallel, derivatives containing the chalcone moiety were evaluated through in vitro assays using various forms of Leishmania amazonensis and in silico studies by molecular docking technique against arginase (ARG) and trypanothione reductase (TR), essential targets for the growth and survival of the parasite. Thus, this thesis is divided into two distinct chapters. In Chapter I, the virtual screening was performed through the study of molecular docking considering two Mpro crystallographic structures. From the average binding energies, it was possible to select four potential inhibitors (LMed-136, LMed-137, LMed-110, and LMed-117). Subsequently, studies of Molecular Dynamics (DM) simulations revealed that the compounds LMed-136 and LMed-110 have a greater affinity for the active site (-23.62 ± 2.60 and -28.06 ± 2.65, respectively) and LMed-137 and LMed-117 compounds tend to leave the active site. In addition, it was observed that residues Thr26, His41, Asn142, His164, Glu166, and Gln189 perform important hydrogen bonds for the stability of the complexes during the evaluated simulation time. Finally, the prediction of the ADME profile suggested that LMed-136 has drug-like characteristics and good pharmacokinetic properties. Therefore, from the present study, it can be inferred that this substance may be a possible Mpro inhibitor of SARS-CoV-2, but in vitro studies are needed to investigate its antiviral properties. In Chapter II, a series of nine chalcone derivatives showed IC50 values against L. amazonensis promastigotes from 3.3 ± 0.34 – 264.1 ± 0.12 µM and cytotoxicity in murine macrophages between 126.8 ± 0, 09 - 872.3 ± 0.133 µM. Chalcone 1f was identified as the most promising in terms of activity and selectivity index (112.6), being 1.5 times more selective than amphotericin B (73.17). In vitro studies showed that 1f induced several morphological and ultrastructural changes in free promastigotes, loss of plasmatic membrane integrity, and an increase in reactive oxygen species (ROS). In amastigotes, substance 1f had an IC50 of 18.5 ± 1.19 µM. For the study of molecular docking in silico with targets ARGand TR,the compound 1f had more hydrogen bonding interactions with the ARG enzyme, indicating the formation of a more stable protein-ligand complex. The ADME prediction suggests that 1f has high oral bioavailability and intestinal absorption. Studies in vivo models are needed to confirm this compound as a potential antileishmanial agent
dc.identifier.urihttps://repositorio.uel.br/handle/123456789/17253
dc.language.isopor
dc.relation.departamentCCE - Departamento de Química
dc.relation.institutionnameUniversidade Estadual de Londrina - UEL
dc.relation.ppgnamePrograma de Pós-Graduação em Química
dc.subject3CLpro
dc.subjectCoronavirus
dc.subjectCOVID-19
dc.subjectDinâmica molecular
dc.subjectDocking molecular
dc.subjectDoenças negligenciadas
dc.subjectTripanosomatídeos
dc.subjectQuímica
dc.subjectEnergia livre
dc.subjectLeishmaniose
dc.subject.capesCiências Exatas e da Terra - Química
dc.subject.keywords3CLpro
dc.subject.keywordsCoronavirus
dc.subject.keywordsCOVID-19
dc.subject.keywordsMolecular dynamics
dc.subject.keywordsMolecular docking
dc.subject.keywordsNeglected diseases
dc.subject.keywordsTrypanosomatids
dc.subject.keywordsChemical
dc.subject.keywordsFree energy
dc.subject.keywordsLeishmaniasis
dc.titleTriagem virtual na protease principal de SARS-CoV-2 e avaliação de 4,8-dimetoxinaftalenil chalconas frente a Leishmania amazonensis
dc.title.alternativeChemotheque virtual screening against Mpro of SARS-CoV-2 and in vitro and in silico evaluation of 4,8-dimethoxynaphthalenyl chalcones against L. amazonensis
dc.typeTese
dcterms.educationLevelDoutorado
dcterms.provenanceCentro de Ciências Exatas

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