Modelagem estrutural e estudos de docking da 3-hidroxi-3-metil-glutaril-coenzima A (HMG-CoA) redutase e análise in vitro do efeito da sinvastatina na viabilidade de Mesocestoides corti

Abstract

Cestódeos são endoparasitos obrigatórios, capazes de infectar uma grande diversidade de animais, sendo facilmente transmitidos entre os hospedeiros. Estes organismos causam doenças (cestodíases), afetando tanto o homem como animais domésticos, sendo de impacto médico e econômico, e constam na lista de Doenças Tropicais Negligenciadas da Organização Mundial da Saúde. A principal forma de tratamento é pelo uso de drogas antiparasitárias, como os benzimidazóis. Contudo, estes fármacos apresentam limitações quanto à efetividade do tratamento e restrições de aplicação associadas a efeitos colaterais, podendo favorecer o desenvolvimento de resistência. Assim, existe a necessidade de identificar formas terapêuticas mais eficientes para o tratamento das cestodíases. As estatinas são fármacos usados para controlar a hipercolesterolemia por meio da inibição da enzima hidroxi-metil-glutaril-CoAredutase (HMG-CoA redutase), envolvida na síntese de colesterol pela via do mevalonato. Os cestódeos apresentam a via do mevalonato, mas sem o ramo que leva à síntese de colesterol e, dessa forma, são dependentes da captação do colesterol do hospedeiro. Já foi demonstrado em diferentes organismos que após inibição da HMG-CoA redutase, existe uma redução na prenilação de proteínas, parada do crescimento, esterilidade e letalidade. Desta forma, a enzima HMG-CoA redutase surge como um potencial alvo terapêutico. Com o intuito de buscar novas alternativas para o tratamento de doenças causadas por cestódeos, o presente trabalho utiliza como estratégia de ação o reposicionamento de fármacos. A enzima HMG-CoA redutase é altamente conservada em diferentes cestódeos e a modelagem comparativa da estrutura tridimensional da enzima HMG-CoA redutase de M. corti (McosHMG8) revelou uma organização estrutural similar a outras HMG-CoA redutases e conservação do domínio catalítico da enzima. As análises computacionais de docking molecular mostraram que a sinvastatina interage com McosHMG8 por meio de três ligações de hidrogênio, um número menor de interações que a enzima HMG-CoA redutase humana, que interage por meio de oito ligações de hidrogênio. Os efeitos da sinvastatina em tetratirídeos de M. corti, nas concentrações de 50 µM, 100 µM e 150 µM por até 120 h de tratamento mostraram que os tetratirídeos começam a perder mobilidade a partir de 72 h de tratamento nas concentrações de 100 µM e 150 µM. Com 120 h de tratamento de sinvastatina, os tetratirídeos apresentaram sinais de degradação, como a formação de bolhas no tegumento do parasito. Estes resultados mostram que nas concentrações testadas (50 µM, 100 µM e 150 µM) a sinvastatina pode estar diminuindo a viabilidade do parasito. Análises computacionais de docking são necessárias para melhorar a predição da forma de interação da sinvastatina com McosHMG8, assim como ensaios mais específicos para quantificar a mobilidade e a viabilidade dos tetratirídeos durante o tratamento com a sinvastatina.

Cestodes are obligate endoparasites, capable of infecting a large diversity of animals and easily transmitted between hosts. These organisms cause diseases (cestodiases) affecting both humans and domestic animals, with medical and economic impact, and are included in the list of Neglected Tropical Diseases of the World Health Organization. Antiparasitic drugs, such as benzimidazoles, are the main form of treatment, howeve, these drugs present limitations on the effectiveness of treatment and application restrictions associated with side effects and may favor the development of resistance. Thus, identify more efficient therapeutic forms for the treatment of cestodiases is needed. Statins are drugs used to control hypercholesterolemia by inhibiting the enzyme hydroxy-methyl-glutaryl-CoA reductase (HMG-CoA reductase), involved in the synthesis of cholesterol by the mevalonate pathway. The cestodes present the mevalonate pathway, but without the branch that leads to cholesterol synthesis and, thus, they are dependent on the uptake of cholesterol from the host. It has been shown in different organisms that after inhibition of HMG-CoA reductase, there was a reduction in protein prenylation, growth arrest, sterility and lethality. In this way, the HMG-CoA reductase enzyme appears as a potential therapeutic target. With the aim of finding new alternatives for the treatment of diseases caused by cestodes, the present work uses a strategy of action based on drugs repositioning. The HMG-CoA reductase enzyme is highly conserved in different cestodes and the comparative modeling of the three-dimensional structure of the M. corti HMG-CoA reductase enzyme (McosHMG8) revealed a structural organization similar to other HMG-CoA reductases and conservation of the catalytic domain of the enzyme. Computational molecular docking analyses showed that simvastatin interacts with McosHMG8 through three hydrogen bonds, a smaller number of interactions than human HMG-CoA reductase, which interacts through eight hydrogen bonds. The effects of simvastatin on M. corti tetrathyridia at concentrations of 50 μM, 100 μM and 150 μM for up to 120 h of treatment showed that the tetrathyridia begin to lose mobility from 72 h at concentrations of 100 μM and 150 μM. In 120 h of simvastatin treatment, the tetrathyridia showed signs of degradation, such as the formation of bubbles in parasite tegument. These results shown that, at the concentrations tested (50 μM, 100 μM and 150 μM), simvastatin may be decreasing the parasite viability. Computational docking analyzes to improve the prediction of the interaction form of simvastatin with McosHMG8, and more specific assays to quantify the mobility and viability of the tetrathyridia during treatment with simvastatin are required.