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Type: Dissertação
Title: Estudo in silico de novos compostos contra inosina monofosfato desidrogenase de Cryptosporidium parvum
Author: Silva, Alexandra Menezes dos Anjos Dória
First Advisor: Jaeger, Lauren Hubert
Co-Advisor: Goliatt, Priscila Vanessa Zabala Capriles
Referee Member: Souza, Vinícius Carius de
Referee Member: Filho, Job Domingos Inácio
Resumo: A criptosporidiose é uma zoonose causada por protozoários do gênero Cryptosporidium, no qual a espécie C. parvum tem interesse na saúde pública e animal. É uma doença diarreica que acomete diferentes hospedeiros, incluindo humanos (crianças e indivíduos imunocomprometidos) e animais de produção. O fármaco comercialmente disponível para tratamento da criptosporidiose é o fármaco nitazoxanida (NTZ), o qual apresenta eficácia moderada em indivíduos portadores do vírus da imunodeficiência humana (HIV). Nesse contexto, o objetivo do presente estudo foi avaliar a potencial atividade inibitória de compostos provenientes de uma biblioteca pública brasileira contra a biomacromolécula alvo inosina monofosfato desidrogenase (IMPDH) de C. parvum, com o intuito de descobrir candidatos a novos fármacos, eficazes e seguros, para o tratamento da criptosporidiose. A abordagem metodológica usada foi a triagem virtual de 1.176 compostos frente a enzima IMPDH do parasito. A modelagem comparativa foi realizada entre uma sequência de aminoácidos da IMPDH de C. parvum e sequências ortólogas para a construção de um modelo tridimensional completo. O atracamento molecular foi realizado para avaliar as interações entre os compostos e dois sítios distintos da enzima (sítio do ligante inosina monofosfato [IMP] e o do cofator nicotinamida adenina dinucleotídeo [NAD+]) utilizando dois softwares AutoDock Vina e DockThor. Três parâmetros foram avaliados: (i) afinidade de ligação (Kcal/mol); (ii) constante de inibição teórica (cKi) e (iii) Z-score. Foram também avaliados in silico os parâmetros físico-químicos e farmacocinéticos, a atividade biológica antiparasitária e/ou antiprotozoária e a seletividade frente a enzimas de mamíferos. Com base nos resultados de atracamento molecular e interações entre os ligantes e a proteína, três compostos foram selecionados para o sítio catalítico da IMP (BR010017, BR020113 e BR020128) e dois (BR010304 e BR010518) para o sítio do cofator NAD+. Quanto às propriedades físico- químicas, todos os compostos atenderam à regra dos cinco de Lipinski. Os compostos promissores para o sítio catalítico do NAD+ mostraram atividade biológica antiprotozoária. Quanto ao perfil de toxicidade, apenas o composto BR010518 apresentou-se seguro. Em relação aos parâmetros farmacocinéticos, o composto BR020128 foi o único a apresentar Clearance de valor negativo. Apesar dessas violações in silico, é fundamental validar esses resultados por meio de testes in vitro e in vivo para confirmar a eficácia e segurança dos compostos promissores.
Abstract: Cryptosporidiosis is a zoonotic disease caused by protozoa of the genus Cryptosporidium, with C. parvum being of particular interest for public and animal health. It is a diarrheal disease affecting various hosts, including humans (especially children and immunocompromised individuals) and livestock. The commercially available drug for the treatment of cryptosporidiosis is nitazoxanide (NTZ), which has moderate efficacy in individuals infected with the human immunodeficiency virus (HIV). In this context, the aim of the present study was to assess the potential inhibitory activity of compounds from a Brazilian public library (BraCoLi) against the target biomacromolecule inosine monophosphate dehydrogenase (IMPDH) of C. parvum, in an effort to discover new, effective, and safe drug candidates for the treatment of cryptosporidiosis. The methodological approach used was virtual screening of 1,176 compounds against the parasite's IMPDH enzyme. Comparative modeling was performed between an amino acid sequence of C. parvum IMPDH and orthologous sequences to construct a complete three-dimensional model. Molecular docking was carried out to assess the interactions between the compounds and two distinct enzyme sites (the inosine monophosphate [IMP] ligand site and the nicotinamide adenine dinucleotide [NAD+] cofactor site), using AutoDock Vina and DockThor software. Three parameters were evaluated: (i) binding affinity (Kcal/mol); (ii) theoretical inhibition constant (cKi); and (iii) Z-score. In silico analysis were performed on the physicochemical and pharmacokinetic parameters, antiparasitic and/or antiprotozoal biological activity, and selectivity against mammalian enzymes. Based on the molecular docking results and interactions between the ligands and the protein, three compounds were selected for the IMP catalytic site (BR010017, BR020113, and BR020128), and two (BR010304 and BR010518) for the NAD+ cofactor site. Regarding physicochemical properties, all compounds met Lipinski's "Rule of Five." The promising compounds for the NAD+ catalytic site exhibited antiprotozoal biological activity. In the toxicity profile, only the compound BR010518 was found to be safe. Regarding pharmacokinetic parameters, BR020128 was the only compound to exhibit a negative Clearance value. Despite these in silico violations, it is crucial to validate these results through in vitro and in vivo tests to confirm the efficacy and safety of the promising compounds.
Keywords: Cryptosporidium parvum
Inosina monofosfato desidrogenase
Modelagem comparativa
Atracamento molecular
Parâmetros farmacocinéticos
Parâmetros físico-químicos
Cryptosporidium parvum
Inosine phosphate dehydrogenase
Comparative modeling
Molecular docking
Pharmacokinetics
CNPq: CNPQ::CIENCIAS DA SAUDE::FARMACIA
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)
Institution Initials: UFJF
Department: Faculdade de Farmácia
Program: Programa de Pós-graduação em Ciências Farmacêuticas
Access Type: Acesso Aberto
Creative Commons License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/
DOI: https://doi.org/10.34019/ufjf/di/2025/00135
URI: https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/18289
Issue Date: 9-Jan-2025
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