Desenvolvimento de inibidores da biossíntese de petrobactina: deidroshikimato desidratase como alvo de terapias anti-antraz

Abstract

O Bacillus anthracis, bactéria causadora do antraz, se constitui uma importante ameaça como agente de bioterrorismo. A elucidação recente do mecanismo de biossíntese da petrobactina – molécula essencial na aquisição de ferro por esse micro-organismo – indicou a possibilidade de inibição da enzima desidroshikimato desidratase no desenvolvimento de medicamentos anti-antraz. Assim, uma biblioteca de 48 moléculas foi estudada in vitro e in silico por docking e dinâmica molecular a fim de se descobrir potenciais inibidores, compreender-se as propriedades relacionadas com a resposta biológica e obter-se um modelo capaz de predições quantitativas para o desenho de moléculas com ação antibacteriana aprimorada. A enzima foi superexpressada por DNA recombinante, isolada, purificada e utilizada nos ensaios físico-químicos de inibição. O docking molecular foi realizado com o programa AutoDock Vina ao passo que a simulação de dinâmica molecular foi realizada com o pacote de programas Gromacs e campo de forças Amber03, durante 60 ns. Vinte e cinco compostos apresentaram potencial inibitório mensurável com destaque para o ácido gálico (IC50 de 4,4 μM) e o produto enzimático 3,4-DHB (IC50 de 38 μM), retroinibidor. Carboxilato livre e hidroxila na posição três de um anel aromático demonstram ser as características estruturais mais importantes na ação inibitória. Baixa correlação entre IC50 e o escore de docking foi observada, ainda que uma tendência coerente seja percebida, possivelmente pela desconsideração da flexibilidade do receptor O ácido gálico forma cinco ligações de hidrogênio (LHs) com os resíduos Tyr-217, Arg-102, His-144, His-175 e Phe-211 do sítio ativo. Pouca alteração estrutural foi observada durante a simulação de DM, porém a análise de RMSF e do padrão de interações sugere alterações conformacional importantes do sítio ativo capazes de alterar os modos de ligação. O ácido gálico interage com uma média de 4,51 ligações de hidrogênio, enquanto o produto forma em média de 2,10 LHs e o substrato uma média de 1,92 ligações, números significativamente relacionados com as afinidades experimentais, sugerindo que um composto capaz de maximizar o número médio de LHs atuaria como inibidor ainda mais potente do que o ácido gálico.