Desenvolvimento de um modelo empírico de predição da seletividade e da atividade de inibidores da Shp2 utilizando o método semi-empírico PM7

Abstract

A Shp2, juntamente com a Shp1, forma uma pequena família de proteínas tirosina fosfatases. Estudos sugerem que, embora a inibição da Shp2 seja vantajosa para o tratamento de alguns tipos de câncer, a inibição da Shp1 pode ter o efeito oposto, pois atua como supressora de tumores. Desta forma, buscou-se desenvolver uma metodologia in silico capaz de identificar inibidores da Shp2 mais seletivos. Neste trabalho, mostramos que apesar da complexidade termodinâmica envolvida na interação enzima/inibidor, foi possível correlacionar a seletividade de duas séries (76 compostos) com a diferença das entalpias de interação calculadas em ambas as enzimas. Os perfis de interação dos inibidores com a Shp2 e a Shp1 foram inicialmente obtidos por docagem molecular. Após o refinamento das geometrias dos complexos enzima/inibidor com o método do orbital molecular semi-empírico PM7, foram obtidos os valores de entalpia de interação. Para a série 1, composta por 52 inibidores seletivos da Shp2, demonstramos que a entalpia de interação pode ser usada como um critério confiável para a identificação de inibidores seletivos para a Shp2, pois foi significativamente mais favorável para Shp2 do que para a Shp1 com um nível de confiança de 99%. Para a série 2, composta por 24 compostos, uma correlação satisfatória (R = 0,70) pôde ser obtida entre a seletividade e a diferença percentual relativa das entalpias de interação calculadas em ambas as enzimas. Outro objetivo deste trabalho foi construir um modelo de predição da atividade de inibidores da Shp2 utilizando como base empírica a série 1 e posteriormente, validar com a série 2. Devido à presença de inibidores carregados negativamente dentro das séries estudadas, foi necessário considerar o efeito eletrolítico, corrigindo os valores experimentais de atividade inibitória (CI50), uma vez que tais dados se referem a concentrações formais e a constante termodinâmica envolve concentrações efetivas. Para isso foi necessário calcular a força iônica do meio reacional e estimar os coeficientes de atividade das espécies envolvidas no equilíbrio de dissociação enzima/inibidor através da equação de Guntelberg. A construção do modelo se baseou em propostas da literatura sobre o uso de ciclos termodinâmicos para se calcular a energia livre de interação entre ligantes e enzimas. Neste sentido, foram obtidos termos referentes à entalpia de interação do complexo enzima/inibidor, a energia de solvatação do ligante e as perdas entrópicas devido a restrições rotacionais após a interação do mesmo com a enzima. Estes termos foram correlacionados através de regressão múltipla linear com dados experimentais de inibição. Desta forma foi possível desenvolver um modelo de predição da atividade de inibidores da Shp2 com boa correlação com dados experimentais (R= 0,83). Este modelo foi validado de forma satisfatória (R=0,73) através da série 2 e utilizado na predição da atividade relativa de novos compostos.