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Investigação in silico do sistema colinérgico: desenvolvimento de antídotos contra armas químicas e prospecção de fármacos para a doença de Alzheimer

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Departamento de Química

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Programa de Pós-Graduação em Agroquímica

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Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES). Código de Financiamento 001.

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Saúde
Tecnologia e produção

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ODS 3: Saúde e bem-estar
ODS 9: Indústria, inovação e infraestrutura
ODS 16: Paz, justiça e instituições eficazes

Dados abertos

Resumo

O sistema colinérgico desempenha papel fundamental tanto na neurotoxicidade causada por compostos organofosforados (OPs, do inglês organophosphorus) quanto na fisiopatologia da Doença de Alzheimer (AD, do inglês Alzheimer’s disease). As colinesterases (ChEs, do inglês cholinesterases) surgem como importantes alvos moleculares para o desenvolvimento de antídotos contra agentes químicos neurotóxicos e de novas estratégias terapêuticas para a AD. Este trabalho teve como objetivo investigar, por meio de abordagens in silico, mecanismos de modulação de colinesterases humanas (HssChEs) associados à reativação e à inibição enzimática. Para isso, foram empregadas técnicas computacionais como o docking molecular, cálculos híbridos de mecânica quântica/mecânica molecular (QM/MM) e dinâmica molecular (MD, do inglês Molecular Dynamics) visando à avaliação estrutural, energética e mecanística de diferentes compostos bioativos. Os resultados permitiram identificar oximas com potencial para a reativação de enzimas inibidas por OPs, bem como candidatos promissores para a inibição da acetilcolinesterase (AChE, do inglês acetylcholinesterase) no contexto terapêutico da AD. As análises teóricas revelaram interações favoráveis com os alvos biológicos, estabilidade conformacional e perfis energéticos compatíveis com a atividade biológica esperada. Dessa forma, os resultados reforçam a importância de aplicar métodos computacionais no planejamento racional de compostos direcionados ao sistema colinérgico, contribuindo para o desenvolvimento de estratégias mais eficazes e seguras.

Abstract

The cholinergic system plays a central role in both the neurotoxicity induced by organophosphorus compounds (OPs) and the pathophysiology of Alzheimer's disease (AD). Cholinesterases (ChEs) have emerged as important molecular targets for the development of antidotes against neurotoxic chemical agents as well as novel therapeutic strategies for AD. This study aimed to investigate, through in silico approaches, the mechanisms underlying the modulation of human cholinesterases (HssChEs) associated with enzyme reactivation and inhibition. To this end, computational techniques including molecular docking, hybrid quantum mechanics/molecular mechanics (QM/MM) calculations, and molecular dynamics (MD) simulations were employed to evaluate the structural, energetic, and mechanistic properties of different bioactive compounds. The results identified oximes with potential to reactivate OP-inhibited enzymes, as well as promising candidates for acetylcholinesterase (AChE) inhibition in the therapeutic context of AD. Theoretical analyses revealed favorable interactions with the biological targets, conformational stability, and energetic profiles consistent with the expected biological activity. Overall, these findings highlight the value of computational approaches in the rational design of compounds targeting the cholinergic system, contributing to the development of more effective and safer therapeutic and protective strategies.

Descrição

Área de concentração

Química/Bioquímica

Linha de pesquisa

Química computacional aplicada à agricultura

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MILITANI, Isabela Aparecida. Investigação in silico do sistema colinérgico: desenvolvimento de antídotos contra armas químicas e prospecção de fármacos para a doença de Alzheimer. 2026. 171 p. Tese (Doutorado em Agroquímica) — Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2026.

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