Estudo in silico das interações da protease NS3-NS2B de DENV-2 com o inibidor peptídico Bz-nKRR-H com finalidades terapêuticas

Dengue virus is an important patogen that causes Dengue desease in all world, and belongs to Flavivirus gender. The virus consists of enveloped RNA with a single strand positive sense, 11Kb genome. The RNA is translated into a polyprotein precursor, wich is cleaved into 3 structural proteins (C, prM e E) and 7 non-structural proteins (NS1, NS2A, NS2B, NS3, NS4A, NS4B e NS5). The NS3 is a multifunctional protein, that besides to promote the polyprotein precursor cleavage, also have NTPase, helicase and RTPase activity. The NS3 needs a hydrophilic segment of 40 residues from the transmembrane NS2B protein (who acts like cofator) to realize this functions. Actually, there's no vacines available on the market, and the treatment are just symptomatic. The tetrapeptide inhibitor Bz-Nle-Lys-Arg-Arg-H (Ki de 5,8-7,0 M) was showed as a potent inhibitor μ for NS3prot in Dengue virus. That is a inteligent alternative to treat the dengue desease. The present work aimed analyse the interactions of the ligand bounded to the activity site to provid a clear and depth vision of that interaction. For this purpouse, it was conducted an in silico study, by using quantum mechanical calculations based on Density Functional Theory (DFT), with Generalized Gradient approximation (GGA) to describe the effects of exchange and correlation. The interaction energy of each amino acid belonging to the binding site to the ligand was calculated the using the method of molecular fragmentation with conjugated caps (MFCC). Besides energy, we calculated the distances, types of molecular interactions and atomic groups involved. The theoretical models used were satisfactory and show a more accurate description when the dielectric constant = 20 ε and 80 was used. The results demonstrate that the interaction energy of the system reached convergence at 13.5 A. Within a radius of 13,5A the most important residues were identified. Met49, Met84 and Asp81 perform interactions of hydrogen with the ligant. The Asp79 and Asp75 residues present high energy of attraction. Arg54, Arg85 and Lys 131 perform hydrogen interactions with the ligand, however, appear in BIRD graph having high repulsion energy with the inhibitor. The data also emphasizes the importance of residue Tyr161 and the involvement of the catalytic triad composed by Asp75, His51 and Ser135

Dengue (DENVE) é um importante vírus patógeno pertencente ao gênero Flavivirus. O genoma do vírus da Dengue, é constituído de RNA envelopado de fita simples e sentido único (+), possui aproximadamente 10.7-11 Kb. O RNA de DENV é traduzido como uma única poliproteína. Esta poliproteína, é traduzida em 3 proteínas estruturais (C, prM e E) e 7 não estruturais (NS1, NS2A, NS2B, NS3, NS4A, NS4B e NS5). A proteína NS3 é uma proteína multifuncional que além de promover o processamento da poliproteína do genoma viral, também possui atividade helicásica, NTPásica e RTPásica. A NS3 precisa de cerca de 40 resíduos da proteína NS2B (que age como cofator) para realizar suas atividades. Os tratamentos de DV atuais são principalmente sintomáticos, não existem vacinas eficazes aprovadas e comercializadas, nem drogas antivirais disponíveis para proteger ou curar a doença da dengue. O inibidor tetrapeptídico Bz-Nle-Lys-Arg-Arg-H, (com Ki de 5,8-7,0 μM) tem sido apresentado na literatura como um potente inibidor da protease NS3 em DV. Sendo uma estratégia inteligente para o tratamento da Dengue. O presente trabalho objetivou estudar as interações do ligante junto ao sítio ativo para fornecer uma visão mais clara e aprofundada dessas interações. Para tal desenvolveu-se um estudo in silico, com utilização de cálculos de mecânica quântica, baseada na Teoria do Funcional da Densidade (DFT), com aproximações do Gradiente Generalizado (GGA) para descrição dos efeitos de correlação e troca. A energia de interação de cada aminoácido do sítio de ligação, com o ligante foi calculada com base no método de fragmentação molecular com capas conjugadas (MFCC). Além da energia, foram calculadas as distâncias, tipos de interações moleculares e grupos atômicos envolvidos. Os modelos teóricos utilizados foram satisfatórios e demonstraram uma descrição mais precisa com a utilização da constante dielétrica ε=20 e 80. Os resultados demonstram que a energia de interação do sistema atingiu a convergência em 13,5A. Dentro desse raio de interação os resíduos mais importantes foram identificados. Met49, Met84 e Asp81 realizam interações de hidrogênio. Os resíduos Asp79 e Asp75 apresentam elevada energia de atração. Já resíduos como Arg54, Arg85 e Lys 131 realizam interações de hidrogênio próximas com o ligante, porém, aparecem no gráfico do BIRD possuindo elevada energia de repulsão com o inibidor. Os resultados também destacam a importância do resíduo Tyr161 e o envolvimento da tríade catalítica constituída por Asp75, Ser135 e His51.