Publicado

2022-02-04

Acoplamiento molecular sobre la proteína dUTPasa de Trypanosoma cruzi para el descubrimiento de inhibidores en el tratamiento de la enfermedad de Chagas

Molecular docking of the Trypanosoma cruzi dUTPase for identification of inhibitors in Chagas disease treatment

Docking molecular da dUTPase do Trypanosoma cruzi para identificação de inibidores no tratamento da doença de Chagas

DOI:

https://doi.org/10.15446/rcciquifa.v50n3.91662

Palabras clave:

Cribado virtual, Acoplamiento molecular, Chagas, T.cruzi dUTPasa (es)
Virtual screening, molecular docking (en)
Triagem virtual, docking molecular, doença de chagas, T. cruzi dUTPase (pt)

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Autores/as

  • John Alexander Torres Lemus Universidad Nacional de Colombia
  • Angela Patricia Rojas Rojas Universidad Nacional de Colombia
  • Fabian López Vallejo Universidad Nacional de Colombia

Introducción: la enfermedad de Chagas es endémica de las zonas tropicales de América Latina y presenta una importante prevalencia, sin embargo, existen pocos tratamientos disponibles en el mercado por lo que la búsqueda de moléculas con potencial farmacológico que actúen en el parásito Trypanosoma cruzi, causante de la enfermedad, es necesaria considerando las graves complicaciones. Objetivo: evaluar las potenciales proteínas blanco, disponibles en la base de datos de PDB conside-rando como parámetro inicial, la similitud con proteínas humanas e identificar potenciales inhibidores del blanco elegido por medio de acoplamiento molecular. Metodología: se realizó una evaluación de las proteínas del parásito por medio de alineamiento de secuencias y posteriormente un cribado virtual por acoplamiento molecular con bases de datos y recursos informáticos disponibles en el Centro de Cómputo Avanzado de la Universidad de Texas (TACC), y se evaluaron los mejores resultados en función de afinidad, farmacocinética y toxicidad. Resultados: el banco molecular elegido fue la dUTPasa. Posterior al cribado virtual se seleccio-naron 12 moléculas que presentan potencial inhibidor de estas, la4-{3-[3-(trifluoro-metil)fenil]isoxazol-5-il}pirimidin-2-amina es una de las moléculas con mejor perfil para convertirse en candidato en el tratamiento de la enfermedad de Chagas.

Introduction: Chagas disease is endemic to the tropical areas of Latin America and has an important prevalence, however, there are few treatments available in the market, so the search for molecules with pharmacological potential that can act in the same way as the disease, it is necessary considering the serious complications.Aim: to evaluate the possible target proteins available in the PDB database, consid-ering the similarity with human proteins as an initial parameter and identify poten-tial inhibitors of the chosen target using molecular docking. Methodology: an eval-uation of the parasite proteins was carried out by means of sequence alignment and subsequently a virtual molecular coupling screening was performed with databases and computer resources available at Centro de Cómputo Avanzado de Universidad de Texas (TACC), and the best results were evaluated based on affinity, pharmacoki-netics, and toxicity. Results: the molecular target chosen was the dUTPase. After virtual screening, 12 moles showing inhibitory potential were selected of these, 4- {3- [3- (trifluoromethyl) phenyl] isoxazole-5-yl} pyrimidine-2-amine is one of the mole-cules with the best profile to become a candidate in the treatment of Chagas disease

Introdução: a doença de Chagas é endêmica das áreas tropicais da América Latina e possui importante prevalência, porém, poucos são os tratamentos disponíveis no mercado, por isso a busca por moléculas com potencial farmacológico que possam atuar da mesma forma que a doença, é necessário considerando as complicações graves. Objetivo: avaliar as possíveis proteínas-alvo disponíveis na base de dados do PDB, considerando a similaridade com proteínas humanas como parâmetro inicial e iden-tificação de potenciais inibidores do alvo escolhido por meio de acoplamento mole-cular.. Metodologia: uma avaliação das proteínas do parasita foi realizada por meio de alinhamento de sequências e posteriormente foi realizada uma triagem de acopla-mento molecular virtual com bancos de dados e recursos computacionais disponíveis no Centro de Cómputo Avanzado de Universidad de Texas (TACC), e os melhores resultados foram avaliados com base na afinidade, farmacocinética e toxicidade. Resul-tados: o alvo molecular escolhido foi a dUTPase. Após a triagem virtual, 12 moles mostrando potencial inibitório foram selecionados destes, 4- {3- [3- (trifluorometil) fenil] isoxazol-5-il} pirimidina-2-amina é uma das moléculas com o melhor perfil para se tornar um candidato no tratamento da doença de Chagas

Referencias

C. Roca Saumell, A. Soriano-Arandes, L. Solsona Díaz, J. Gascón Brustenga, Documento de consenso sobre el abordaje de la enfermedad de Chagas en atención primaria de salud de áreas no endémicas. Atención Primaria, 47(5), 308-317 (2015). DOI: https://doi.org/10.1016/j.aprim.2015.01.002

V. Vidal, S. Ibañez, C. Martinez, Infección natural de chinches Triatominae con Trypanosoma cruzi asociadas a la vivienda humana en México, Salud Publica de México, 42(6), 496-503 (2000). DOI: https://doi.org/10.1590/S0036-36342000000600005

L.J. Robertson, Introduction: Some Historical and Geographical Aspects and the Relevance of Chagas Disease Among Foodborne Infections. En: “Trypanosoma cruzi as a Foodborne Pathogen”, Ed. Springer, London, 2015, Vol. 1 Springer, Cham; pp. 1-5. DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-319-23410-6_1

S. Sosa-Estani, E. L. Segura, Tratamiento de la infección por Trypanosoma Cruzi en fase indeterminada. Experiencia y normatización en la Argentina. Medicina (Buenos Aires), 59, 166–170 (1999).

S.R. Wilkinson, M.C. Taylor, D. Horn, J.M. Kelly, I. Cheeseman. A mechanism for cross-resistance to nifurtimox and benznidazole in trypanosomes. Proc Natl Acad Sci U S A, 105(13), 5022-7 (2008). DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.0711014105

Ministerio de Protección social Colombia. Guía de atención clínica de la enfermedad de chagas 2010. Convenio Cooperación técnica No 637 de 2009 URL: https://www.minsalud.gov.co/Documentos%20y%20Publicaciones/Guia%20de%20atencion%20clinica%20de%20chagas%202010.pdf, consultado en marzo de 2019.

R.F. Sadok Menna-Barreto, K.T. Belloze, J. Perales, F.P. Silva, Proteomic and bioinformatic analysis of Trypanosoma cruzi chemotherapy and potential drug targets: new pieces for an old puzzle, Curr Drug Targets, 15(3), 255 (2014). DOI: https://doi.org/10.2174/13894501113146660218

B.R. Miller, A.E. Roitberg, Trypanosoma cruzi trans-sialidase as a drug target against Chagas disease (American trypanosomiasis). Future Med Chem, 5(15), 1889 (2013). DOI: https://doi.org/10.4155/fmc.13.129

I. Beltran-Hortelano, S. Perez-Silanes, S. Galiano, Trypanothione Reductase and Superoxide Dismutase as Current Drug Targets for Trypanosoma cruzi: An Overview of Compounds with Activity against Chagas Disease, Curr Med Chem, 24(11), 1066-1138 (2017). DOI: https://doi.org/10.2174/0929867323666161227094049

C. R. Lima, N. Carels, A. C. Guimaraes, P. Tufféry, P. Derreumaux. In silico structural characterization of protein targets for drug development against Trypanosoma cruzi, J Mol Model, 22(10), 244 (2016) DOI: https://doi.org/10.1007/s00894-016-3115-9

C.R. Fonseca Berzal, Búsqueda y optimización de potenciales alternativas terapéuticas para el tratamiento de la enfermedad de Chagas, tesis doctoral, Universidad Complutense de Madrid, 2017, pp 61-76.

V.M. Castillo Acosta, Papel de la desoxiuridina trifosfato nucleótido hidrolasa en la viabilidad celular y la integridad genética en Trypanosoma brucei, tesis doctoral, Universidad de Granada e Instituto de parasitología y biomedicina “Lopez Neyra”, 2007, pp 14-23.

M. Goulian, B. Bleile, B. Y. Tseng, Methotrexate-induced misincorporation of uracil into DNA, Proc Natl Acad Sci U S A, 77(4): 1956–1960 (1980). DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.77.4.1956

H.H. el-Hajj, H. Zhang, B. Weiss, Lethality of a dut (deoxyuridine triphosphatase) mutation in Escherichia coli. J Bacteriol, 170(3): 1069–1075 (1988). DOI: https://doi.org/10.1128/jb.170.3.1069-1075.1988

R. Persson, E.S. Cedergren-Zeppezauer, K.S. Wilson, Homotrimeric dUTPases; Structural Solutions for Specific Recognition and Hydrolysis of dUTP. Current Protein and Peptide Science, 2(4), pp. 287-300 (2001) DOI: https://doi.org/10.2174/1389203013381035

M. Harkiolaki, E.J. Dodson, V. Bernier-Villamor, J.P. Turkenburg, D. González-Pacanowska, K.S. Wilson, The crystal structure of Trypanosoma cruzi dUTPase reveals a novel dUTP/dUDP binding fold, Structure, 12(1), 41-53 (2004). DOI: https://doi.org/10.1016/j.str.2003.11.016

M. Schneider, L. Lane, E. Boutet, D. Lieberherr, M. Tognolli, L. Bougueleret, A. Bairoch, The UniProtKB/Swiss-Prot knowledgebase and its Plant Proteome Annotation Program, J Proteomics, 72(3), 567–573 (2009). DOI: https://doi.org/10.1016/j.jprot.2008.11.010

S. Choudhuri. Sequence Alignment and Similarity Searching in Genomic Databases: BLAST and FASTA. En: “Bioinformatics for Beginners Genes, Genomes, Molecular Evolution, Databases and Analytical Tools”, Ed por: Academic Press (Elsevier), London, 2014, vol 1, pp 133-155. DOI: https://doi.org/10.1016/B978-0-12-410471-6.00006-2

N. Van Der Heyden, R. Docampo, Intracellular pH in mammalian stages of Trypanosoma cruzi is K+-dependent and regulated by H+-ATPases, Molecular and Biochemical Parasitology, 105(2), 237-251 (2000). DOI: https://doi.org/10.1016/S0166-6851(99)00184-X

J. Allen, Texas Advanced Computing Center, DrugDiscovery@TACC Purpose, URL: https://www.tacc.utexas.edu/research-development/tacc-projects/drugdiscovery Consultado en mayo 2019.

O. Trott, A. J. Olson, AutoDock Vina: improving the speed and accuracy of docking with a new scoring function, efficient optimization and multithreading, Journal of Computational Chemistry, 31(2), 455-461 (2010). DOI: https://doi.org/10.1002/jcc.21334

K. W. Lexa, H.A. Carlson, Protein Flexibility in Docking and Surface Mapping, Q Rev Biophys, 45(3): 301–343 (2012). DOI: https://doi.org/10.1017/S0033583512000066

D. Xu, J.M. Keller, M. Popescu, R. Bondugula, “Applications of Fuzzy Logic in Bioinformatics.”, Imperial College Press, London, 2008, Vol 9. p 24. DOI: https://doi.org/10.1142/p583

National Center for Biotechnology information. BLAST topics. URL: https://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi?CMD=Web&PAGE_TYPE=BlastDocs&DOC_TYPE=BlastHelp#expec, Consultado en junio de 2019.

J.A. Urbina, C.E. Osorno, A. Rojas, Inhibition of phosphoenolpyruvate carboxykinase from Trypanosoma (Schizotrypanum) cruzi epimastigotes by 3-mercaptopicolinic acid: in vitro and in vivo studies. Arch Biochem Biophys. 282(1), 91, 1990. DOI: https://doi.org/10.1016/0003-9861(90)90091-C

E.L. D Antonio, M.S.Deinema, S.P. Kearns, T.A. Frey, S. Tanghe, K. Perry, T.A.Roy, H.S.Gracz, A. Rodriguez, J. D’Antonio, Structure-based approach to the identification of a novel group of selective glucosamine analogue inhibitors of Trypanosoma cruzi glucokinase. Molecular and Biochemical Parasitology, 204(2), 64-76, (2015).

E.L. D'Antonio, M.S. Deinema, S.P. Kearns, T.A. Frey, S. Tanghe, K. Perry, T.A. Roy, H.S. Gracz, A. Rodriguez, J. D'Antonio, Structure-based approach to the identification of a novel group of selective glucosamine analogue inhibitors of Trypanosoma cruzi glucokinase. Mol Biochem Parasitol, 204(2), 64-76 (2015). DOI: https://doi.org/10.1016/j.molbiopara.2015.12.004

N.S. Pagadala, K. Syed, J. Tuszynski. Software for molecular docking: a review. Biophys Rev, 9(2), 91–102 (2017). DOI: https://doi.org/10.1007/s12551-016-0247-1

M.L. García, B. De Pascual, M. Fernández, Estudio teórico del modo de unión entre CDK2 y butirolactona I. An. R Acad. Nac. Farm, 70, 325-356 (2004).

AutoDock Vina Manual. URL: http://vina.scripps.edu/manual.html, Consultado en junio 2019.

C. Abad-Zapatero, Ligand Efficiency Indices for Drug Discovery, Academic Press (Elsevier), 2013, Vol 1, pp 67 - 69. DOI: https://doi.org/10.1016/B978-0-12-404635-1.00024-4

M.Q. Zang, B. Wilkinson, Drug discovery beyond the 'rule-of-five'. Curr Opin Biotechnol, 18(6), 478-488, (2007). DOI: https://doi.org/10.1016/j.copbio.2007.10.005

C. Ji, F. Svensson, A. Zoufir, A. Bender, eMolTox: prediction of molecular toxicity with confidence, Bioinformatics, 34 (14), 2508-2509 (2018). DOI: https://doi.org/10.1093/bioinformatics/bty135

I. Castro, M. Martínez, Transportadores de lípidos biliares: una revisión actualizada. Gen, 67 (1), 49 - 57 (2013).

A.G. Sandoval, F. Manzur, D. Gómez, C. Gómez-A., Receptores nucleares y metabolismo de lípidos: implicaciones cardiovasculares, Rev. Colom. Cardiol, 16(1), 29 -34 (2009).

Dr A. Milona. Final Report Summary - MECHFXR (Towards FXR-mediated therapeutic intervention: Understanding how FXR integrates metabolic, endocrine and inflammatory signaling.) URL: https://cordis.europa.eu/project/rcn/103109/reporting/es, Consultado en febrero de 2019.

R.G. Argüello, El citocromo 1A2 (CYP 1A2) en una población universitaria de Costa Rica, Rev. costarric. cienc. méd, 23, 25-31 (2002).

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Torres Lemus, J. A., Rojas Rojas, A. P. y López Vallejo, F. (2022). Acoplamiento molecular sobre la proteína dUTPasa de Trypanosoma cruzi para el descubrimiento de inhibidores en el tratamiento de la enfermedad de Chagas. Revista Colombiana de Ciencias Químico-Farmacéuticas, 50(3). https://doi.org/10.15446/rcciquifa.v50n3.91662

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Torres Lemus, J.A., Rojas Rojas, A.P. y López Vallejo, F. 2022. Acoplamiento molecular sobre la proteína dUTPasa de Trypanosoma cruzi para el descubrimiento de inhibidores en el tratamiento de la enfermedad de Chagas. Revista Colombiana de Ciencias Químico-Farmacéuticas. 50, 3 (feb. 2022). DOI:https://doi.org/10.15446/rcciquifa.v50n3.91662.

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Torres Lemus, J. A.; Rojas Rojas, A. P.; López Vallejo, F. Acoplamiento molecular sobre la proteína dUTPasa de Trypanosoma cruzi para el descubrimiento de inhibidores en el tratamiento de la enfermedad de Chagas. Rev. Colomb. Cienc. Quím. Farm. 2022, 50.

ABNT

TORRES LEMUS, J. A.; ROJAS ROJAS, A. P.; LÓPEZ VALLEJO, F. Acoplamiento molecular sobre la proteína dUTPasa de Trypanosoma cruzi para el descubrimiento de inhibidores en el tratamiento de la enfermedad de Chagas. Revista Colombiana de Ciencias Químico-Farmacéuticas, [S. l.], v. 50, n. 3, 2022. DOI: 10.15446/rcciquifa.v50n3.91662. Disponível em: https://revistas.unal.edu.co/index.php/rccquifa/article/view/91662. Acesso em: 5 ago. 2024.

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Torres Lemus, John Alexander, Angela Patricia Rojas Rojas, y Fabian López Vallejo. 2022. «Acoplamiento molecular sobre la proteína dUTPasa de Trypanosoma cruzi para el descubrimiento de inhibidores en el tratamiento de la enfermedad de Chagas». Revista Colombiana De Ciencias Químico-Farmacéuticas 50 (3). https://doi.org/10.15446/rcciquifa.v50n3.91662.

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Torres Lemus, J. A., Rojas Rojas, A. P. y López Vallejo, F. (2022) «Acoplamiento molecular sobre la proteína dUTPasa de Trypanosoma cruzi para el descubrimiento de inhibidores en el tratamiento de la enfermedad de Chagas», Revista Colombiana de Ciencias Químico-Farmacéuticas, 50(3). doi: 10.15446/rcciquifa.v50n3.91662.

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J. A. Torres Lemus, A. P. Rojas Rojas, y F. López Vallejo, «Acoplamiento molecular sobre la proteína dUTPasa de Trypanosoma cruzi para el descubrimiento de inhibidores en el tratamiento de la enfermedad de Chagas», Rev. Colomb. Cienc. Quím. Farm., vol. 50, n.º 3, feb. 2022.

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Torres Lemus, J. A., A. P. Rojas Rojas, y F. López Vallejo. «Acoplamiento molecular sobre la proteína dUTPasa de Trypanosoma cruzi para el descubrimiento de inhibidores en el tratamiento de la enfermedad de Chagas». Revista Colombiana de Ciencias Químico-Farmacéuticas, vol. 50, n.º 3, febrero de 2022, doi:10.15446/rcciquifa.v50n3.91662.

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Torres Lemus, John Alexander, Angela Patricia Rojas Rojas, y Fabian López Vallejo. «Acoplamiento molecular sobre la proteína dUTPasa de Trypanosoma cruzi para el descubrimiento de inhibidores en el tratamiento de la enfermedad de Chagas». Revista Colombiana de Ciencias Químico-Farmacéuticas 50, no. 3 (febrero 4, 2022). Accedido agosto 5, 2024. https://revistas.unal.edu.co/index.php/rccquifa/article/view/91662.

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Torres Lemus JA, Rojas Rojas AP, López Vallejo F. Acoplamiento molecular sobre la proteína dUTPasa de Trypanosoma cruzi para el descubrimiento de inhibidores en el tratamiento de la enfermedad de Chagas. Rev. Colomb. Cienc. Quím. Farm. [Internet]. 4 de febrero de 2022 [citado 5 de agosto de 2024];50(3). Disponible en: https://revistas.unal.edu.co/index.php/rccquifa/article/view/91662

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