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https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/22112
Tipo: | Dissertação |
Título: | Estudo in silico de flavonoides e compostos análogos pertencentes à família Asteraceae contra a doença de Alzheimer |
Autor(es): | Moura, Érika Paiva de |
Primeiro Orientador: | Scotti, Luciana |
Resumo: | A doença de Alzheimer é uma desordem neurodegenerativa que afeta mais de 20 milhões de pessoas no mundo. Atualmente, os fármacos disponíveis para o tratamento apresentam diversos efeitos colaterais e apenas reduzem as manifestações clínicas da doença, não sendo capazes de evitar que ela progrida. Assim, a pesquisa de novas alternativas terapêuticas que retardem o desenvolvimento da desordem é essencial. Uma das estratégias utilizadas no processo de descoberta de fármacos contra a doença de Alzheimer é a realização de um estudo in silico. Dessa forma, é possível prever as atividades biológicas e as propriedades físico-químicas de moléculas e contribuir para a redução do tempo e dos custos financeiros da pesquisa de medicamentos. Os flavonoides são metabólitos secundários de plantas que apresentam efeitos benéficos na prevenção de doenças, incluindo as doenças neurodegenerativas. Com base nisso, o objetivo deste trabalho foi desenvolver análises in silico e realizar uma triagem virtual de flavonoides e análogos da família Asteraceae contra os alvos da doença de Alzheimer. Neste estudo, foram selecionados 886 flavonoides para iniciar a triagem virtual e os seguintes métodos computacionais foram utilizados: construção de modelos de QSAR (Quantitative Structure-Activity Relationship), análise dos riscos de citotoxicidade, análise das violações à regra dos cinco de Lipinski, cálculos de parâmetros físico-químicos relacionados à atividade antioxidante, análise do componente principal por consenso (CPCA), análise do componente principal (PCA), docking molecular e simulações de dinâmica molecular. Os modelos de QSAR exibiram parâmetros estatísticos satisfatórios e indicaram moléculas possivelmente ativas contra acetilcolinesterase (AChE), peptídeo β-amilóide (Aβ) e glicogênio sintase quinase-3β (GSK-3β) que provavelmente atravessam a barreira hematoencefálica. Essas moléculas foram submetidas à análise dos riscos de citotoxicidade e entre aquelas que não apresentaram riscos, selecionou-se os flavonoides com provável atividade multialvo, obtendo-se: FL319, FL339, FL466, FL511, FL775 e FL807. Os metabólitos preditos para esses flavonoides também não demonstraram riscos de citotoxicidade, com exceção de apenas um metabólito proveniente da interação de FL511 com CYP2D6. Os seis flavonoides analisados mostraram no máximo 1 violação à regra dos cinco de Lipinski, demonstrando propriedades físico-químicas favoráveis à biodisponibilidade por via oral. Além disso, todos os flavonoides foram mais reativos e apresentaram maior capacidade de perder um elétron e neutralizar radicais livres em comparação com o antioxidante ácido ascórbico, sugerindo que eles possuem propriedades antioxidantes. Os resultados da CPCA e da PCA revelaram que todos os flavonoides, com exceção do FL319, formam interações hidrofóbicas altamente favoráveis com outras moléculas, e que FL466 e FL511 possuem um melhor perfil de solubilidade. Também foi observado que os flavonoides estudados têm regiões hidrofóbicas, hidrofílicas, grupos aceptores de ligação de hidrogênio e grupos doadores de ligação de hidrogênio. Os procedimentos de docking molecular forneceram dados sobre os possíveis mecanismos de ação dos flavonoides, nos quais notou-se que FL466, FL511, FL775 e FL807 interagiram com todos os resíduos de aminoácidos do sítio aniônico periférico da AChE. Os seis flavonoides formaram interações com os resíduos fundamentais para a agregação de Aβ, que são os resíduos do núcleo hidrofóbico central do peptídeo. FL319, FL339 e FL775 também participaram de interações com os resíduos do sítio de ligação do trifosfato de adenosina (ATP) de GSK-3β. Nas simulações de dinâmica molecular, os flavonoides conseguiram estabilizar os alvos durante alguns nanosegundos. Portanto, acredita-se que os flavonoides investigados neste estudo são promissores contra os alvos da doença de Alzheimer e têm potencial para serem testados experimentalmente. |
Abstract: | Alzheimer's disease is a neurodegenerative disorder that affects more than 20 million people worldwide. Currently, the drugs available for the treatment have several side effects and only reduce the clinical manifestations of the disease, not being able to prevent it from progressing. Hence, the search for new therapeutic alternatives that delay the development of the disorder is essential. One of the strategies used in the drug discovery process against Alzheimer's disease is to carry out an in silico study. Thus, it is possible to predict the biological activities and physicochemical properties of molecules and contribute to reducing the time and financial costs of drug research. Flavonoids are plant secondary metabolites that have beneficial effects in preventing diseases, including neurodegenerative diseases. Based on this, the aim of this work was to develop in silico analyzes and perform a virtual screening of flavonoids and analogues of the Asteraceae family against Alzheimer's disease targets. In this study, 886 flavonoids were selected to initiate the virtual screening and the following computational methods were used: construction of QSAR (Quantitative Structure-Activity Relationship) models, analysis of cytotoxicity risks, analysis of violations of Lipinski's rule of five, calculations of physicochemical parameters related to antioxidant activity, consensus principal component analysis (CPCA), principal component analysis (PCA), molecular docking and molecular dynamics simulations. The QSAR models exhibited satisfactory statistical parameters and indicated molecules possibly active against acetylcholinesterase (AChE), amyloid β peptide (Aβ) and glycogen synthase kinase-3β (GSK-3β), which probably cross the blood-brain barrier. These molecules were submitted to cytotoxicity risk analysis and among those that did not present risks, flavonoids with probable multitarget activity were selected, obtaining: FL319, FL339, FL466, FL511, FL775 and FL807. Predicted metabolites for these flavonoids also showed no cytotoxicity risks, with the exception of only one metabolite formed by the interaction of FL511 with CYP2D6. The six flavonoids analyzed showed at most 1 violation of Lipinski's rule of five, demonstrating physicochemical properties favorable to oral bioavailability. Furthermore, all flavonoids were more reactive and had a greater ability to lose an electron and neutralize free radicals compared to the antioxidant ascorbic acid, suggesting that they have antioxidant properties. The CPCA and PCA results revealed that all flavonoids, with the exception of FL319, form highly favorable hydrophobic interactions with other molecules, and that FL466 and FL511 have a better solubility profile. It was also observed that the studied flavonoids have hydrophobic and hydrophilic regions, hydrogen bond acceptor groups and hydrogen bond donor groups. Molecular docking procedures provided data on the possible mechanisms of action of flavonoids, in which it was noted that FL466, FL511, FL775 and FL807 interacted with all amino acid residues from the peripheral anionic site of AChE. The six flavonoids formed interactions with the fundamental residues for the aggregation of Aβ, which are the residues of the central hydrophobic core of the peptide. FL319, FL339 and FL775 also participated in interactions with the residues in the adenosine triphosphate (ATP) binding site of GSK-3β. In molecular dynamics simulations, the flavonoids were able to stabilize the targets for a few nanoseconds. Therefore, it is believed that the flavonoids investigated in this study are promising molecules against the targets of Alzheimer's disease and have the potential to be tested experimentally. |
Palavras-chave: | Doença de Alzheimer Flavonoides Docking molecular Dinâmica molecular Alzheimer's disease Flavonoids Molecular docking Molecular dynamics |
CNPq: | CNPQ::CIENCIAS BIOLOGICAS::FARMACOLOGIA |
Idioma: | por |
País: | Brasil |
Editor: | Universidade Federal da Paraíba |
Sigla da Instituição: | UFPB |
Departamento: | Farmacologia |
Programa: | Programa de Pós-Graduação em Produtos Naturais e Sintéticos Bioativos |
Tipo de Acesso: | Acesso aberto Attribution-NoDerivs 3.0 Brazil |
URI: | http://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/br/ |
URI: | https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/22112 |
Data do documento: | 30-Ago-2021 |
Aparece nas coleções: | Centro de Ciências da Saúde (CCS) - Programa de Pós-Graduação em Produtos Naturais e Sintéticos Bioativos |
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