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Tipo: Trabalho de Conclusão de Curso
Título: ESTUDO DA ESPECIFICIDADE DAS MMPs E SUAS INTERAÇÕES COM POTENCIAIS INIBIDORES POR MEIO DE MODELAGEM MOLECULAR
Título(s) alternativo(s): Study of the specificity of MMPs and their interactions with potential inhibitors through molecular modeling
Autor(es): Rodrigues, Raylander
Primeiro Orientador: Marcial, Bruna
Resumo: As Metaloproteinases da Matriz (MMPs) são uma família de enzimas, cuja principal função é degradar a matriz extracelular (MEC), desempenhando papel fundamental em diversos processos fisiológicos e patalógicos. Nas últimas décadas, diferentes inibidores sintéticos e naturais das MMPs (IMMPs) vem sendo propostos e testados no controle de diversas doenças envolvendo processos inflamatórios e progressão celular. Neste contexto, o objetivo do presente trabalho foi investigar e descrever a estrutura e propriedade das diferentes classes de MMPs a partir de uma pesquisa na literatura, seguida de um estudo da interação das MMPs com inibidores derivados da tetraciclina aplicando metodologia de docking molecular. A pesquisa na literatura foi qualitativa e exploratória utilizando como fonte as bases de publicações como Web of Science, Scorpus, Periódicos CAPES, Scielo e livros publicados na área, buscando pelas palavras chaves: “Matrix Metalloproteinase” e “inhibitors MMPs”. As MMPs constituem uma família de enzima dependentes de zinco e cálcio, sendo que são conhecidas atualmente 26 MMPs classificadas de acordo com o tipo de substrato natural e propriedades estruturais. Todas as classes de MMPs possuem domínios estruturais comuns, estando presente em todas elas um domínio catalítico contendo um íon de Zn(II) e um canal de especificidade conhecido com S1’ pocket. Para explorar a especificidade das MMPs os ligantes CMT-3, CMT-7, CMT-8 e a Doxiciclina (Dox) foram docados no sítio ativo das MMPs representantes de cada família: colagenases (MMP-1, MMP-13), gelatinases (MMP-2 e MMP-9), estromelisina (MMP-10), matrilisina (MMP-7) e MMP diversas (MMP-13 e MMP-20, obtidas do PDB, usando o programa Autodock. As melhores conformações obtidas baseadas na energia livre de ligação do Autodock (ΔGLDBE) possibilitaram o ranqueamento dos ligantes quanto a afinidade pelo sítio ativo. Cada família de metaloenzimas, devido as suas características estruturais, apresentou diferente afinidade pelos ligantes, as colagenases MMP-1 e MMP-13 apresentaram maior afinidade pela CMT-7 com ΔG LDBE igual a -8,73 kcal.mol-1 para MMP-1 e -9,58 kcal.mol-1 para MMP-13, a gelatinase MMP-2 apresentou maior afinidade pela CMT -8 (-10,47 kcal.mol 1 ) e a MMP-9 pela CMT-3 (-11,83 kcal.mol-1 ), a estromelisina MMP-10 apresentou a maior afinidade pela CMT -7 (-7,86 kcal.mol-1 ) , a matrilisina MMP-7 apresentou maior afinidade pela CMT-8 (-8,74 kcal.mol-1 ), enquanto as MMPs sem classificação específica da família MMP-12 e MMP-20 apresentaram maior afinidade pela CMT-3 com ΔG LDBE igual a -10,58 kcal.mol-1 e -7,79 kcal.mol-1 , respectivamente. No geral, os ligantes buscam interagir com o íon de Zn(II) catalítico e realizam ligações de H e contatos hidrofóbicos com as cadeias laterais dos aminoácidos da enzima. Os complexos com maior estabilidade são aqueles que conseguem acessar o canal de especificidade S1’ da enzima. A afinidade relativa dos ligantes testados, sugere que há uma preferência pela MMP-9 por todos os ligantes. Sendo que o complexo mais estável obtido neste estudo foi o MMP-9:CMT-3 (- 11,83 kcal.mol-1 ) seguido MMP-12:CMT-3 (-10,58 kcal.mol-1 ), esse resultado está em acordo com a literatura, que afirma ser a CMT-3 a mais potente inibidora das MMPs, estando em fase II de testes clínicos. Os resultados discutidos neste trabalho representam uma pequena contribuição dentro de uma grande área de estudos, e que demandará ainda muitas pesquisas envolvendo diferentes áreas do conhecimento para melhor compreensão das MMPs e seu potencial terapêutico bem como no desenvolvimento de novos inibidores mais seletivos e potentes.
Abstract: Matrix Metalloproteinases (MMPs) are a family of enzymes, whose main function is to degrade the extracellular matrix (ECM), playing a fundamental role in several physiological and pathological processes. In recent decades, different synthetic and natural MMP inhibitors (IMMPs) have been proposed and tested in the control of several diseases involving inflammatory processes and cell progression. In this context, the main of the present work was to investigate and describe the structure and properties of the different MMPs classes from a literature research, followed by a study of the MMPs interaction with tetracycline-derivatives inhibitors applying molecular docking methodology. The literature research was qualitative and exploratory using as a source the bases the Web of Science, Scorpus, Periódicos CAPES, Scielo and published books in the area, searching for the keywords: “Matrix Metalloproteinase” and “MMP inhibitors”. The MMPs constitute a family of enzymes dependent on zinc and calcium, and 26 MMPs are currently known, classified according to the type of natural substrate and structural properties. All MMPs classes have common structural domains, being present in all of them a catalytic domain containing a Zn(II) ion and a specificity channel known as S1' pocket. To explore the specificity of MMPs, the ligands CMT-3, CMT-7, CMT-8 and Doxycycline (Dox) were docketed into the active site of MMPs representing each family: collagenases (MMP-1, MMP-13), gelatinases (MMP-2 and MMP-9), stromelysin (MMP-10), matrilysin (MMP-7) and miscellaneous MMP (MMP-13 and MMP-20, obtained from PDB , using the Autodock program. The best conformations obtained based on the Autodock binding free energy (ΔGLDBE) enabled the ranking of ligands in terms of their active site affinity. Each family of metalloenzymes, due to their structural characteristics, has different affinity for ligands. MMP-1 and MMP-13 collagenases showed greater affinity for CMT-7 with ΔGLDBE equal to -8.73 kcal.mol-1 for MMP-1 and -9.58 kcal.mol-1 for MMP-13, the gelatinase MMP-2 showed the highest affinity for CMT-8 (-10.47 kcal.mol-1 ) and MMP-9 for CMT-3 (-11.83 kcal.mol-1 ), stromelysin MMP-10 showed the highest affinity for CMT-7 (-7.86 kcal.mol-1 ), matrilysin MMP-7 showed greater affinity for CMT-8 (-8.74 kcal.mol-1 ), while MMPs without specific classification the MMP-12 and MMP-20 showed greater affinity for CMT-3 with ΔGLDBE equal to -10.58 kcal.mol-1 and -7.79 kcal.mol-1 , respectively. In general, the ligands tried to interact with the catalytic Zn(II) ion and perform H bonds and hydrophobic contacts with the side chains of the enzyme's amino acids. Complexes with greater stability are those that manage to access the enzyme's S1' specificity channel. The relative affinity of the tested ligands suggests that there is a preference for MMP-9 overall ligands. Since the most stable complex obtained in this study was MMP-9:CMT-3 (-11.83 kcal.mol-1 ) followed by MMP-12:CMT-3 (-10.58 kcal.mol-1 ), this result is in line with the literature, which states that CMT-3 is the most potent inhibitor of MMPs, being in phase II of clinical trials. The results discussed in this work represent a small contribution within a large area of study, that require much research involving different areas of knowledge for a better understanding of MMPs and their therapeutic potential, as well as in the development of the new MMPs inhibitors more selective and potent.
Palavras-chave: Docking Molecular
MMPs
Inibidores de MMPs
Área do CNPq: CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA
Idioma: por
Pais: Brasil
Editor: Instituto Federal Goiano
Sigla da Instituição: IF Goiano
Campus: Campus Morrinhos
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: https://repositorio.ifgoiano.edu.br/handle/prefix/3544
Data do documento: 22-Mar-2023
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