Reconhecimento molecular de sequências A2T2 do B-DNA pelo campo de força GRID. Estudo conformacional de trímeros do
B-DNA
Vinícius Aniceto dos Santos Silva, (IC) e Carlos Alberto Montanari, (PQ)
Núcleo de Estudos em Química Medicinal – NEQUIM, Departamento de Química,
Universidade Federal de Minas Gerais
O reconhecimento molecular é de fundamental importância para todos os sistemas vivos. A replicação do DNA e sua transcrição para RNA talvez seja o exemplo de reconhecimento molecular mais conhecido. Moléculas pequenas também interagem com a dupla hélice do DNA por diferentes modos que podem ser classificados de acordo com a natureza da interação. Substâncias químicas que interagem nas fendas do B-DNA apresentam uma eficiente associação física. Algumas dessas substâncias foram desenvolvidas para o tratamento do câncer. Entretanto, muitas moléculas não são capazes de distinguir entre as sequências guanina-citosina (GC) e adenina-timina (AT) do DNA. Há um enorme interesse no desenvolvimento de ligantes que sejam capazes de reconhecer seletivamente ambas as sequências. As regiões com elevado grau de bases GC são comuns no genoma de mamíferos, incluindo o homem. Certos oncogenes são particularmente ricos em bases GC. Outros o são em bases AT.
O objetivo deste trabalho vem em reconhecer a sequência AT do B-DNA através de certos grupos químicos capazes de garantir a seletividade e até mesmo a especificidade, no intuito de se desenvolver associações entre o ligante e a sequência AT.
O estudo de análogos da pentamidina com atividade antileishmaniose e anti-PCP está sendo realizado por nosso grupo e alguns resultados mostram que, pelo menos para a atividade antileishmaniose. Há uma forte evidência para que o modo de ação seja através do reconhecimento de sequências específicas do B-DNA, particularmente aquelas ricas em bases AT. Para outras aplicações esse também tem sido considerado o modo de ação.
O procedimento adotado tem a seguinte sistemática: (i). modelagem da dupla hélice do B-DNA, através da estrutura de Raios-X, usando o programa MacroModel (versão 5.5); (ii).
Análise e produção de confôrmeros do B-DNA, usando o programa MacroModel(versão 5.5); (iii). caracterização múltipla do DNA(e algumas de suas conformações) pelas energias de interação de pequenos grupos químicos, usando o programa GRID;(iv). interpretação química das matrizes que contém as informações do programa GRID e (v). interpretação química e estatística dos dados.
O método utilizado é plausível tendo em vista as características do campo de força GRID e a forma de resolução do mesmo, pois nos permitiu descrever as energias de interação entre os grupos químicos pré-determinados e o DNA.
O DNA na conformação B foi escolhido visto que o mesmo apresenta estruturas de Raios-X depositados em banco de dados. A sequência utilizada foi (CGCGAATTCGCG)2 porque a estrutura do complexo com a pentamidina já foi descrita. Na estrutura idealizada não foram adicionados contra-íons, e assim utilizada como arquivo de entrada para o programa GRID. As sondas usadas (Amidina aromática, Água, Csp2, Hidrofóbica e Éter) descreveram vários sítios de interação. Pode-se descrever as interações GC versus AT (seletividade ou especificidade) quando se consideram as formas estruturais e os aspectos eletrônicos. O programa GRID pôde nos relatar, levando em consideração as propriedades entrópicas, as energias de interação com sítios tridimensionais de receptores.
A interação mais negativa (forte) na análise dos confôrmeros dos trímeros foi a obtida através do grupo amidínico. As interações são em sua maioria ligações de hidrogênio, que podem ser justificadas pelas características da sonda (amidina aromática). A amidina aromática possui carga formal positiva e é capaz de doar até quatro ligações de hidrogênio. As interações ocorrem preferencialmente na fenda menor, sequência AT
Outra interação importante é a com o grupo Csp2, que em geral são forças de Leonard Jones. A sonda Csp2 pode ser descrita como carbono vinilico ou aromático e suas interações ocorrem na fenda menor do DNA, e há certa seletividade pela sequência AT.
A flexibilidade do DNA foi considerada. O complexo pentamidina-DNA foi, corretamente, descrito, portanto o método empregado para análise pode ser considerado certo e, provavelmente não há perturbação muito grande ou mesmo nenhuma na estrutura do DNA.
A análise dos confôrmeros mostra que mesmo ocorrendo alguma perturbação do B-DNA as interações que se mostraram seletivas continuam o sendo.
(CNPq, FAPEMIG, FINEP, Molecular Discovery, Inc.)