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Disulfiram derivatives as potential PLpro inhibitors: an in silico study
Pablo Andrei Nogara
Universidade Federal de Santa Maria
Agora você poderia compartilhar comigo suas dúvidas, observações e parabenizações
Crie um tópicoA busca por inibidores de proteases do SARS-CoV-2 é essencial.
Disulfiram pode interagir com o grupo tiol catalítico da PLpro, inibindo-a.
Fármacos análogos do disulfiram aparentam ser inibidores menos efetivos, de acordo com o estudo de docking molecular.
A tiocarbamoilação da Cys111 pode ser uma estratégia para encontrar novos inibidores.
Vinícius Bonatto
Oi Pablo, bela apresentação e trabalho. Tenho algumas dúvidas e comentários em relação ao trabalho, se puder me esclarecer por favor. 1 - Muitos trabalhos indicam que a díade catalítica da PLpro está como par iônico (Cys-/His+), pela imagem que você apresentou da docagem, você considerou esses resíduos na forma neutra, pode me dizer porque optaram por isso? 2 – Por que optaram por realizar a docagem não covalente ao invés da covalente? 3 – Por fim, a PLpro tem um loop no sítio ativo que se fecha com a presença do ligante/substrato, vocês consideraram isso de alguma maneira na docagem (deixando as cadeias laterais flexíveis, por exemplo)? Obrigado.
Guilherme Duarte Ramos Matos
Parabéns pelo trabalho! Como sugestão para trabalhos futuros, vocês podiam investigar esse sistema via covalent docking: Dessa forma conseguiriam até mesmo determinar como o ligante poderia inativar de vez a protease tendo em consideração o sistema após a formação da ligação covalente entre o ligante e o receptor.
Pablo Andrei Nogara
Olá Guilherme e obrigado! Sim! no caso do disulfiram, que é um conhecido inibidor covalente, estamos utilizando o docking covalente e também cálculos de DFT para melhor entendermos seu mecanismo de inibição, tanto na PLpro como na Mpro do SARS-CoV-2. Como respondi em outro tópico, preferimos utilizar primeiro o docking não-covalente para termos certeza que o ligante acessa o sítio ativo numa conformação adequada que poderia gerar o aduto e inativar a enzima.
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Pablo Andrei Nogara
Olá Vinícius! Obrigado, fico feliz em esclarecer as dúvidas que são muito pertinentes.
1-R. É importante notar que estamos investigando as interações entre enzima e inibidor antes do ataque nucleofílico da Cys. Apesar de dados da Mpro sugerirem que antes da ligação do substrato ou ligantes o sítio ativo está na forma neutra e não iônica (Awoonor-Williams and Abu-SalehPhys. Chem. Chem. Phys., 2021, 23, 6746; Suárez and Díaz, J. Chem. Inf. Model. 2020, 60, 5815–5831), para a PLpro a triade estaria na forma iônica (Henderson et al., 2020, J. Chem. Phys. 153, 115101). Assim, no trabalho completo estamos investiando ambos os estados de protonação das duas enzimas e como isso poderia afetar a ligação dos ligantes. Aqui optamos por apenas mostrar uma parte pequena do trabalho. Dessa forma, estamos investigando o modo de ligação do disulfiram e outras moléculas no sítio ativo da PLpro na forma iônica também.
2-R. Usamos o docking não-covalente normalmente para representar a primeira etapa da reação, ou seja, a entrada do inibidor no sítio ativo e a formação do complexo não-covalente enzima-inibidor. Esta etapa é essencial para a inibição da enzima, pois fornece informações importantes sobre a possibilidade do ataque nucleofílico da Cys aos centros eletrofílicos do ligante, uma vez que uma conformação inadequada do ligante impediria o ataque do tiol/tiolato. Consideramos usar o docking covalente somente após o docking não-covalente e apenas em moléculas que realmente possam formar um aduto. Além disso, usar diretamente o docking covalente para moléculas que não se sabe o mecanismo de ação podem gerar falsos positivos, mas não é o caso do disulfiram. De fato, estamos trabalhando com o docking covalente e dinâmica molecular em outra etapa do trabalho que não foi mostrada aqui. Ademais, preferimos usar também cálculos de DFT na etapa da formação da ligação covalente porque os dados são muito mais precisos que o docking molecular.
3-R. Na etapa do docking o loop BL2 foi utilizado na conformação fornecida pela estrutura cristalográfica (PDB 7JN2), e as cadeias laterais dos resíduos estão fixas. Como você destacou esta flexibilidade é muito importante e preferimos explorar isso através da dinâmica molecular, uma vez que no docking flexível apenas as cadeias laterais estariam móveis mas o esqueleto peptídico não.
Vinícius Bonatto
Oi Pablo, muito obrigado pelos esclarecimentos. Que bom saber que estão testando outras possibilidades, como a díade na forma iônica, sempre bom nos atentarmos a esse ponto que é crucial para o mecanismo da enzima. Já que estão fazendo o dcoking não covalente primeiro para depois prosseguir para o docking covalente, acho que vocês podem utilizar a pose do docking não covalente e fazer uma simulação MD de 100ns para "garantir" que o substrato ficará na pose e orientação correta para sofrer o ataque nucleofílico, então, com isso confirmado, vocês fazem o docking covalente e MD covalente também, já que estão seguindo por essa abordagem (não covalente -> covalente). E a dinâmica, como você já mencionou, vai ser bem importante para ver como o loop BL2 irá se comportar. Obrigado por sua resposta, ficou bem claro!
Pablo Andrei Nogara
Olá Vinicius! Sim, esses detalhes são muito importantes, principalmente quando estamos trabalhando a nível atômico/molecular. Obrigado pelas dicas!