dissertação
Identificação in silico dos alvos proteicos de novos nematicidas: tioxazafeno e fluazaindolizina
Carregando...
Notas
Data
Autores
Orientadores
Editores
Coorientadores
Membros de banca
Título da Revista
ISSN da Revista
Título de Volume
Editor
Universidade Federal de Lavras
Faculdade, Instituto ou Escola
Departamento
Departamento de Química
Programa de Pós-Graduação
Programa de Pós-Graduação em Agroquímica
Agência de fomento
Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
Tipo de impacto
Áreas Temáticas da Extenção
Objetivos de Desenvolvimento Sustentável
Dados abertos
Resumo
Os nematoides parasitas de plantas (NPPs) são organismos microscópicos que habitam o solo
e os tecidos vegetais. Dentre tais organismos se destacam aqueles dos gêneros Meloidogyne e
Heterodera, pois afetam mais de 2500 espécies diferentes de plantas, com perdas econômicas
que superam os US$100 bilhões por ano. No Brasil, esses nematoides constituem uma notável
ameaça para o progresso e a segurança alimentar do país. Os métodos mais populares para o
controle de NPPs se baseiam no uso de nematicidas químicos. No entanto, as políticas de
segurança animal e ambiental têm limitado os seus usos. Em decorrência, novos nematicidas
como o tioxazafeno (NemaStrikeTM) e a fluazaindolizina (SalibroTM) têm surgido. Embora
sejam considerados seguros, ainda não se conhecem os seus mecanismos de ação.
Consequentemente, tem-se como objetivo principal deste trabalho identificar os possíveis
alvos enzimáticos desses nematicidas. Para isso, empregou-se a abordagem in silico, que
abrangeu: busca farmacofórica, modelagem molecular de proteínas e docking molecular. Na
busca por inibidores de proteínas farmacoforicamente semelhantes ao tioxazafeno e à
fluazaindolizina, foram selecionados os compostos: BXZ (4-bromo-6-(6-hidroxi-1,2-
benzoxazol-3-il)benzeno-1,3-diol) e EW0 (7-cloro-4-(3-metoxianilino)-N-(4-
metoxifenil)sulfonil-1-metilindol-2-carboxamida), com escores de Tanimoto de 0,52 e 0,40,
respectivamente. BXZ é um potente inibidor (IC50 = 190 nmol/L) de chaperonas do tipo
Hsp90; enquanto EW0 é um forte inibidor da enzima chave da gliconeogênese, a frutose 1,6-
bisfosfatase (FBPase; IC50 = 29 nmol/L). Em Hsp90 não produzidas por NPPs, os resultados
de docking molecular mostraram que o tioxazafeno se liga a tais enzimas com a mesma
energia de afinidade do BXZ (-7,5 kcal/mol), o que sugere que o tioxazafeno pode agir como
inibidor de enzimas chaperonas do tipo Hsp90. Por outro lado, nas Hsp90 de H. glycines os
resultados de afinidade dependeram do estado conformacional do domínio N-terminal (DNT)
das Hsp90 modeladas a partir das sequências selecionadas. Em modelos Hsp90 com a região
DNT em estado fechado não houve diferença estatística significativa quando comparada a
energia de afinidade com aquela obtida nas Hsp90 de mamíferos. Porém, nos modelos Hsp90
com a região DNT em estado aberto a energia de afinidade foi estatisticamente diferente (-6,5
kcal/mol). A fluazaindolizina, por outra parte, ligou-se às enzimas FBPase não produzidas por
NPPs com energia de afinidade média igual a -8,0 kcal/mol. Nas FBPases produzidas por
Meloidogyne graminicola e Meloidogyne entrelobii, e que foram modeladas até a obtenção de
suas estruturas quaternárias, as energias de afinidade calculadas não foram estatisticamente
diferentes das obtidas nas FBPases não provenientes de NPPs. Comparada com potentes
inibidores FBPase, a fluazaindolizina esteve entre os três melhores resultados de afinidade
registrados em ambos os softwares de ancoramento empregados. Conclui-se que a
metodologia aqui empregada mostra que os resultados obtidos estão em concordância com as
características farmacofóricas dos compostos BXZ e EW0. O tioxazafeno, assim como outros
benzisoxazoles, conta com as características estruturais necessárias para agir como
antagonista competitivo do ATP em enzimas Hsp90. Por outro lado, a fluazaindolizina, da
mesma forma que outras sulfonilcarbaxamidas, conta com as qualidades necessárias para ser
um potente inibidor de enzimas FBPases.
Abstract
Plant-parasitic nematodes (PPNs) are microscopic organisms that inhabit soil and plant
tissues. Among these organisms, those of the genera Meloidogyne and Heterodera stand out
because they affect more than 2,500 different plant species, with economic losses exceeding
US$ 100 billion per year. In Brazil, these nematodes constitute a notable threat to the
country's progress and food security. The most popular methods for the control of PPNs are
based on the use of chemical nematicides. However, animal and environmental safety laws
have limited their use. As a result, new nematicides such as tioxazafen (NemaStrikeTM) and
fluazaindolizine (SalibroTM) have emerged. Although they are considered safe, their
mechanisms of action are not yet known. Consequently, the main objective of this work was
to identify the possible enzymatic targets of these nematicides. For this, an in silico approach
was employed, which included: pharmacophore search, protein molecular modeling and
molecular docking. In the search for proteins inhibitors pharmacophorically similar to
tioxazafen and fluazaindolizine, two compounds were selected: BXZ (4-bromo-6-(6-hydroxy-
1,2-benzoxazol-3-yl)benzene-1,3-diol) and EW0 (7-chloro-4-(3-methoxyanilino)-N-(4-
methoxyphenyl)sulfonyl-1-methylindol-2-carboxamide) with Tanimoto scores of 0.52 and
0.40, respectively. BXZ is a potent inhibitor (IC50 = 190 nmol/L) of Hsp90-type chaperones;
whereas EW0 is a strong inhibitor of the key enzyme of gluconeogenesis, fructose 1,6-
bisphosphatase (FBPase; IC50 = 29 nmol/L). On Hsp90 not produced by PPNs, molecular
docking results showed that tioxazafen binds to such enzymes with the same affinity energy
as BXZ (-7.5 kcal/mol), suggesting that tioxazafen may act as an inhibitor of Hsp90-type
chaperone enzymes. On the other hand, in Hsp90 of H. glycines the affinity results depended
on the conformational state of the N-terminal domain (NTD) of Hsp90 modeled from the
selected sequences. In Hsp90 models with the NTD region in closed state there was no
statistically significant difference when comparing the affinity energy with that obtained in
mammalian Hsp90; however, in Hsp90 models with the NTD region in open state the affinity
energy was statistically different (-6.5 kcal/mol). Fluazaindolizine, on the other hand, bound
to FBPase enzymes not produced by PPNs with a half affinity energy of -8.0 kcal/mol. In
FBPases produced by Meloidogyne graminicola and Meloidogyne enterolobii, and which
were modelled until their quaternary structures were obtained, the calculated affinity energies
were not statistically different from those obtained in FBPases not originating from PPNs.
Compared with potent FBPase inhibitors, fluazaindolizine was among the three best affinity
results recorded in both docking software employed. In conclusion, the methodology
employed here shows that the results obtained are in agreement with the pharmacophore
characteristics of the compounds BXZ and EW0. The tioxazafen, similarly to other
benzisoxazoles has the necessary structural characteristics to act as competitive antagonist of
ATP in Hsp90 enzymes. On the other hand, fluazaindolizine, like other sulfonylcarbaxamides,
has the necessary qualities to be a potent inhibitor of FBPases enzymes.
Descrição
Área de concentração
Agência de desenvolvimento
Palavra chave
Marca
Objetivo
Procedência
Impacto da pesquisa
Resumen
ISBN
DOI
Citação
PAEZ, A. R. Identificação in silico dos alvos proteicos de novos nematicidas: tioxazafeno e fluazaindolizina. 2022. 163 p. Dissertação (Mestrado em Agroquímica) - Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2022.