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Avaliação por métodos In Silico do potencial de biorremediação das Enzimas DFPase e OpdA contra agentes de guerra química

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Resumo

Os compostos organofosforados empregados como agentes de guerra estão entre as substâncias químicas mais tóxicas conhecidas. Essa toxicidade é devida à sua capacidade de se ligar à acetilcolinesterase (AChE), podendo conduzir à uma inibição irreversível desta enzima, que resulta na síndrome colinérgica. Os tratamentos utilizados atualmente ainda apresentam limitações. Como alternativa, a comunidade médica e científica de diversas áreas, estão investigando enzimas como sequestradores naturais (bioscavengers) para uso em tratamentos profiláticos e terapêuticos, e neste quadro icluem-se as fosfotriesterases (PTEs). A fim de ampliar as estratégias de utilização da biorremediação, propôs-se avaliar o potencial das enzimas DFPase e OpdA em degradar agentes dos nervos. Estudos encontrados na literatura apontam ambas as enzimas com bom potencial de degradação. Com base no exposto e considerando a necessidade de pesquisas mais profundas, esse trabalho se apoiou na utilização de metodologias teóricas para investigar os modos de interação das enzimas com os OPs Tabun, Soman, Sarin e Ciclosarin, utilizando como base estudos experimentais para a validação da pesquisa. Cálculos de ancoramento molecular e QM/MM, principalmente, respaldam as análises, sendo suportados por ferramentas de quimiometria, AIM e Fermo, afim de garantir um suporte complementar. Nossos achados apontam resultados promissores para a degradação catalítica dos agentes neurotóxicos em estudo. Além disso, sugerem, com relação ao desempenho das duas enzimas, que a eficiência de degradação, depende fortemente da estrutura do agente OP e de sua estereoquímica. Dessa forma, acredita-se que a pesquisa trouxe contribuições significativas para uma compreensão mais profunda do processo de biodegradação de agentes nervosos de guerra por meio de enzimas, uma vez que dispõem de informações que podem contribuir para a modificação estrutural enzimática, visando biodegradações mais eficientes.

Abstract

Organophosphate compounds used as war agents are among the most toxic chemicals. This toxicity is due to its ability to bind acetylcholinesterase (AChE), which can lead to an irreversible inhibition of this enzyme, which results in the cholinergic syndrome. Concepts today are inherent. As, the medical and scientific community of different areas, are investigating enzymes as natural sequestrants (bioscavengers) for use in prophylactic and therapeutic treatments, and in this picture they are included as phosphotriesterases (PTEs). In order to expand the use of bioremediation strategies, it was proposed to evaluate the potential of DFPase and OpdA enzymes to degrade nerve agents. Studies found in the literature indicate both enzymes with good degradation potential. Based on the above and considering the need for deeper research, this work was supported by the use of theoretical methodologies to investigate the modes of interaction of enzymes with OPs Tabun, Soman, Sarin and Ciclosarin, using as a basis experimental studies for the validation of search. Molecular anchoring and QM / MM calculations mainly support the analysis, accounting for chemometric tools, AIM and Fermo, in order to ensure complementary support. Our findings point to promising results for the catalytic degradation of the neurotoxic agents under study. Furthermore, success, regarding the performance of the two enzymes, is that the degradation efficiency strongly depends on the structure of the OP agent and its stereochemistry. Thus, it is believed that the research brought contributions to a deeper understanding of the process of biodegradation of war nervous agents through enzymes, since it provides information that can contribute to enzymatic structural modification, complement more efficient biodegradation.

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SOARES, F. V. Avaliação por métodos In Silico do potencial de biorremediação das Enzimas DFPase e OpdA contra agentes de guerra química. 2022. 108 p. Tese (Doutorado em Agroquímica) – Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2022.

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