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Tipo do documento: Dissertação
Title: ESTUDO in sílico VISANDO A IDENTIFICAÇÃO DE POTENCIAIS AGENTES ANTI-SARS-CoV-2
Other Titles: STUDY in sílico AIMING FOR THE IDENTIFICATION OF POTENCIAL ANTI-SARS-CoV-2 AGENTS
Autor: Costa, Adriana dos Santos 
Primeiro orientador: Melo, Eduardo Borges de
Primeiro membro da banca: Paula, Fávero Reisdorfde
Segundo membro da banca: Rojo, Maria Teresa
Resumo: No final do ano de 2019, o mundo viu surgir uma nova ameaça denominada Covid-19. No momento, contabilizam-se mais de 600 milhões de casos confirmados da doença em todo o mundo, sendo mais de 30 milhões só no Brasil. Apesar da desaceleração devido à vacinação, o número de casos continua crescendo. Além disso, esta doença não impactou apenas nas questões relacionadas à saúde pública, mas também nos aspectos econômicos e políticos no cenário mundial. Neste contexto, e observando a importância de ações voltadas para o combate ao Covid-19, o presente trabalho visa contribuir para o avanço de pesquisas voltadas ao desenvolvimento de fármacos antivirais para o tratamento da infecção causada pelo SARS CoV-2 através da aplicação de ferramentas de Planejamento de Fármacos Auxiliado por Computador. Tendo em vista a atual situação de pandemia, com o risco de surgimento de novas variantes, assim como de variantes fármaco-resistentes, existe uma urgência para o desenvolvimento de novos fármacos eficientes para o tratamento da COVID-19. Assim, o objetivo deste trabalho foi desenvolver um modelo preditivo para atividade biológica QSAR 2D e aplicá-lo na intenção de prospectar novas entidades químicas com potencial para o desenvolvimento de fármacos capazes de inibir a Protease Principal (Mpro) do SARS-CoV-2. Na segunda fase do estudo, o objetivo foi realizar uma triagem virtual baseada em farmacóforo. Assim, novas moléculas que apesentassem a capacidade de ligarem-se ao receptor da Mpro foram buscadas de forma que inibissem a protease, bem como previssem propriedades ADME destes compostos, e os submetessem à equação de predição desenvolvida na primeira fase deste trabalho para verificar atividade biológica in silico. Para realizar a primeira etapa da pesquisa, foram utilizados 32 compostos derivados dos antivirais boceprevir e telaprevir, relatados como inibidores seletivos da Mpro, com atividade experimental obtida in vitro. Os modelos foram desenvolvidos com o auxílio dos programas Chem Scketch/ACDlabs, Hyper Chem 7.0, QSAR modelin, Xternal Validation e Euclidian 1.0. Para a segunda etapa, os programas e servidores utilizados foram Pharmit, utilizado para realizar a configuração do fármacóforo e triagem virtual de novos compostos com potencial de inibição da Mpro; o servidor SwissSimilarity para executar a avaliação das propriedades ADME; Open Babel, utilizado com um programa auxiliar na geração de arquivos compatíveis com o software PyRx/AutoDock Vina; o software Discovery Studio 2021 Client, utilizado para gerar as interações e os arquivos de entrada para execução da etapa de ancoramento molecular, bem como para visualização das imagens geradas com o PyRx; e, por fim, os softwares PyRx/AutoDock Vina e Euclidian 1.0, os quais utilizamos respectivamente para realizar o procedimento de ancoragem molecular e para a avaliação do domínio de aplicabilidade das moléculas selecionadas ao final do estudo. O modelo QSAR 2D proposto passou em etapas de validação interna e externa e mostrou-se significativo e útil para realizar a predição de novos compostos contemplados dento do seu domínio de aplicabilidade. A metodologia validada para o ancoramento molecular apresentou uma boa capacidade de detectar a melhor conformação de encaixe do inibidor na protease, com um RSMD de 0,0%. De modo geral, os 7 compostos hits finais deste trabalho apresentaram uma boa energia de ligação, demonstrando que as moléculas possuem a capacidade de interação semelhante aos compostos de referência deste estudo. No que diz respeito à energia de ligação à Mpro, interações principais e resíduos de aminoácidos que participam deste processo, embora apenas os compostos 6 e 4 tenham sua avaliação de atividade biológica in sílico predita com um modelo QSAR 2D que as representa, não descarta-se o potencial de desenvolvimento para os demais compostos hits avaliados no estudo, já que eles apresentaram energias próximas, ou até melhores do que os compostos para os quais foi possível aplicar o modelo de predição QSAR 8 2D. Assim, bons perfis de interação e de complementariedade no receptor da Mpro e boa adequação aos parâmetros de avaliação rápida de biodisponibilidade oral foram notados na avaliação simplificada de ADME. A maior parte dos compostos hits finais deste estudo demonstraram interagir com a Mpro através dos principais resíduos de aminoácidos envolvidos na inibição da atividade catalítica desta protease, o que sugere um bom potencial para inibir a proteína na avaliação experimental de estudos futuros
Abstract: there are more than 400 million confirmed cases of the disease worldwide, being 30 million only in Brazil. Despite the slowdown because of the vaccination, the number of cases continues to grow. In addition, this disease did not impact only issues of the public health, but also economic and politic areas in the worldwide scenario. This way and observing the importance of actions aimed at combating Covid-19, this paper seeks to contribute to the advancement of research on the development of antiviral drugs for the treatment of infection caused by SARS CoV-2 by applying Computer-Aided Drug Planning tools. In the current pandemic situation, with the risk of the emergence of new variants as well as drug-resistant variants, there is an urgency for the development of new efficient drugs for the treatment of Covid-19. Thus, the aim of this work was to develop a predictive model for 2D QSAR biological activity and apply it in the intention to prospect new chemical entities with potential for the development of drugs capable of inhibiting the Major Protease (Mpro) of SARS-CoV-2. In the second stage of the study, the goal was to perform pharmacophore-based virtual screening to search for new molecules that show the ability to bind to the Mpro receptor in order to inhibit the protease, as well as to predict ADME properties of these compounds and submit them to the prediction equation developed in the first phase of this work to verify biological activity in silico. To perform the first stage of the research, 32 compounds derived from the antivirals boceprevir and telaprevir reported as selective Mpro inhibitors with experimental activity obtained in vitro were used. The models were developed with the help of Chem Scketch/ACDlabs, Hyper Chem 7.0, QSAR modeling, Xternal Validation, and Euclidian 1.0 programs. For the second stage, the programs and servers used were Pharmit, used to configure the pharmacophore and virtual screening of new compounds with Mpro inhibition potential; the Swiss Similarity server to evaluate the ADME Properties; Open Babel, used with an auxiliary program in the Generation of files compatible with The PyRx/Auto Dock Vina software; the Discovery Studio 2021 Client software used to generate the interactions and input files executing the molecular anchoring step, as well as for viewing the images generated with PyRx; and finally, the PyRx/Auto Dock Vina and Euclidiann 1.0 software, which we respectively used to perform the molecular anchoring procedure and to evaluate the applicability domain of the selected molecules at the end of the study. The proposed 2D QSAR model passed internal and external validation steps and proved to be meaningful and useful for performing prediction of new compounds contemplated within its domain of applicability. The validated methodology for molecular docking showed a good ability to detect the best fitting conformation of the inhibitor to the protease, with an RSMD of 0.0%. Overall, the final 7 compounds hits of this work showed a good binding energy, demonstrating that the molecules have the ability to interact similarly to the reference compounds used in this study, with respect to Mpro binding energy, key interactions and amino acid residues that participate in this process although only compounds 6 and 4 have their in silico biological activity evaluation predicted with a 2D QSAR model that represents them, the potential for development for the other hits evaluated in the study is not discarded, since they showed energies close to or even better than the compounds for which it was possible to apply the 2D QSAR prediction model, good interaction and complementarity profiles at the Mpro receptor, and good fit to the parameters of rapid evaluation of oral bioavailability in the simplified ADME evaluation. Most of the final hits compounds in this study, were shown to interact with Mpro through the key amino acid residues involved in 10 inhibiting the catalytic activity of this protease, suggesting a good potential to inhibit the protein in the experimental evaluation of future studies
Keywords: Covid-19
Protease
3CLpro
Mpro
Coronavírus
Medicamento
QSAR
ADME
Docking
Triagem virtual
Inibidor
Covid-19
Protease
3CLpro
Mpro
Coronavirus
Drug
QSAR
ADME
Docking
Virtual screening
Inhibitor
CNPq areas: CIÊNCIAS FARMACÊUTICAS
Idioma: por
País: Brasil
Publisher: Universidade Estadual do Oeste do Paraná
Sigla da instituição: UNIOESTE
Departamento: Centro de Ciências Médicas e Farmacêuticas
Program: Programa de Pós-Graduação em Ciências Farmacêuticas
Campun: Cascavel
Citation: Costa, Adriana dos Santos. ESTUDO in sílico VISANDO A IDENTIFICAÇÃO DE POTENCIAIS AGENTES ANTI-SARS-CoV-2. 2022. 184 f. Dissertação( Mestrado em Ciências Farmacêuticas) - Universidade Estadual do Oeste do Paraná, Cascavel.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
Endereço da licença: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
URI: https://tede.unioeste.br/handle/tede/6674
Issue Date: 2-Dec-2022
Appears in Collections:Mestrado em Ciências Farmacêuticas (CVL)

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