Identificação de potenciais inibidores do complexo proteolítico NS2B-NS3 do Zika Vírus através de triagem virtual

Abstract

O Zika vírus é o fator de virulência da doença que leva seu nome, e conta com o mosquito Aedes aegypti como vetor de transmissão. Parte da população brasileira foi acometida por essa doença a partir do primeiro semestre de 2015, apresentando desde sintomas simples como febre e hiperemia conjuntival até sintomas graves, como a síndrome de Guillain-Barré em adultos e a microcefalia em recém-nascidos. O complexo proteolítico NS2B-NS3, uma serina protease viral, é responsável pelo processamento das proteínas do vírus durante a infecção, tornando-se um alvo molecular para o desenvolvimento de estratégias para o tratamento da doença. Existem relatos recentes de substâncias cujo potencial de inibição da NS2B-NS3 já foi comprovado in vitro. Com efeito, tem havido interesse da comunidade científica em estudar compostos que tenham potencial de inibir a atividade do complexo proteolítico do Zika vírus, com vistas ao desenvolvimento racional de fármacos. Destaca-se como ferramenta imprescindível para alcançar esse objetivo a utilização de triagem virtual e ensaios in silico de acoplamento molecular (docking). Diante do exposto, o objetivo desse trabalho foi identificar potenciais inibidores do complexo proteolítico NS2B-NS3 do Zika vírus por triagem virtual em banco público de moléculas. Para tal proposito, foi aplicada a metodologia de triagem virtual hierárquica, que dividiu o processo de triagem virtual em duas etapas. Na primeira, coordenadas referentes a características físico-químicas de moléculas ativas com comprovações in vitro de inibição do complexo NS2B-NS3 do Zika foram utilizadas como parâmetro para triagemdas 2203 moléculas depositadas no banco de compostos naturais NuBEE. Em seguida, foi feito o acoplamento molecular virtual dessas moléculas filtradas com o sítio ativo da enzima NS2B-NS3 do Zika vírus através do docking no parâmetro do AutoDock Vina, validado pelo reacoplamento molecular e análise da taxa de recuperação através da área sob a curva ROC (AUC). Do total de moléculas derivadas do banco, 458 obtiveram coordenadas geométricas localizadas àdistância euclidiana (DE) ≤ 2 frente a moléculas ativas. Dessas, dez moléculas obtiveram scores melhores do que pelo menos um dos compostos ativos, tendo em vista que NuBBE281 (-9.5Kcal/mol) e NuBBE280 (-9.1Kcal/mol)tiveram seu Score de energia de interação termodinamicamente mais estável do que os inibidores já publicados. Entretanto, ao analisar as interações intermoleculares e as características físico-químicas de cada composto selecionado, foi observado que apenas dois respeitam as regras de Lipinski: NuBBE1368 (-8.7 Kcal/mol) eNuBBE1321 (-8.4 Kcal/mol). Os resultados obtidos podem ser utilizados empesquisas futuras de dinâmica molecular e ensaios biológicos in vitro e in vivo frente ao complexo NS2B-NS3, com o intuito de desenvolver fármacoscom o potencial de tratar a infecçãopelo Zika vírus.____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ABSTRACT: Zika virus is the virulence factorfor the disease that bears its name and has the mosquito Aedesaegypti as transmission vector. Part of the population in Brazil was affected by this disease in the first half of 2015, presenting from simple symptoms such as fever and conjunctival hyperemia to severe symptoms, such as Guillain-Barré syndrome in adults and microcephaly in newborns. The proteolytic complex NS2B-NS3, a viral serine protease, is responsible for the processing of virus proteins during infection, becoming a molecular target for the development of strategies for treatment. There are recent reports of substances whose potential inhibition of NS2B-NS3 has already been proven in vitro. There has been interest in the scientific community in studying compounds that have the potential to inhibit the activity of the proteolytic complex of the Zika virusthrough rational drug design. Virtual screening and in silico assays become a truly indispensable tool to achieve this goal. Therefore , given the above facts, the objective of this workwas to identify potential inhibitors of the NS2B-NS3 proteolytic complex of Zika virus by virtual screening on a public data base of molecules. The hierarchical virtual screening methodology was appliedwhich divided the virtual screening process in two stages. First, physical-chemical coordinates referring to active molecules were used as parameterfor screening of the 2203 molecules provided by NuBEE Bank Database. Later, docking of the filtered molecules was performed with the active site of NS2B-NS3 through AutoDock Vina parameter, validated by molecular coupling and analysis of the recovery rate across the area under the ROC curve (AUC). From the total number of molecules from the bank, 458 obtained localized geometric coordinates at aneuclidian distance ≤ 2 from active molecules.Ten molecules presentedbetter scores than at least one of the active compounds, given thatNuBBE281 (-9.5Kcal/mol) andNuBBE280 (-9.1Kcal/mol) had its interaction energy score thermodynamically more stable than all inhibitors. However, when analyzing the intermolecular interactions and the physicochemical characteristics of each selected compound, it was notedthat only two respect the rules of Lipinski: NuBBE1368 (-8.7 Kcal/mol) and NuBBE1321 (-8.4 Kcal/mol). The results obtained can be used atfuture research on molecular dynamics and biological assays in vitro and in vivo against the NS2B-NS3 complex, in order to develop drugswith the potential to treat infections caused by Zika virus. Palavras-chaves:Acoplamento molecular; compostos naturais; Docking;Zika