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2500-12-31
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VIAS DE ATUAÇÃO DO EPOXI-α-LAPACHONA E EPOXIMETIL-LAUSONA SOBRE AS PROTEÍNAS DE LEISHMANIA (VIANNIA) BRAZILIENSIS
Epoximetil-lausona
Rede de interações
Mecanismo de ação
Epoxi-α-lapachona
Oliveira, Adriane da Silva | Fecha del documento:
2020
Miembros de la junta
Afiliación
Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Resumen en portugues
Na busca de fármacos mais eficazes e seguros para o tratamento das leishmanioses, compostos derivados de naftoquinonas como epoxi-α-lapachona e epoximetil-lausona surgem como alternativas promissoras. Neste trabalho investigamos os efeitos e os mecanismos de ação in silico e in vitro de ambos os compostos sobre proteínas de promastigotas e amastigotas axênicos de Leishmania (Viannia) braziliensis. O efeito dos compostos sobre o parasito foi comprovado através da avaliação da viabilidade celular por bioluminescência [amastigotas axênicos em 24h: epoximetil-lausona (IC50 = 4,6 µM e IC90 = 16,5 µM) e epoxi-α-lapachona (IC50 = 6,3 µM e IC90 = 9,7 µM); promastigotas em 24h: epoxi-α-lapachona (IC50 = 7,3 µM e IC90 = 60,9 µM) e epoximetil-lausona (IC50 = 14,5 µM e IC90 = >100 µM)]. Análises por Microscopia Eletrônica de Varredura dos amastigotas axênicos e promastigotas incubados (24h) com epoxi-α-lapachona também foram realizadas. As imagens de MEV demonstraram mudanças na superfície de promastigotas, variando de leve rugosidade na membrana (12,5 µM) à drástica, levando a ruptura do parasito (50 µM). Efeito similar foi evidenciado com amastigotas axênicos, exceto a ruptura da membrana. Análises in silico das possíveis vias de atuação dos compostos sobre as proteínas do parasito foram realizadas, demonstrando potencial de ligação a 26 proteínas avaliadas e apenas MPK11 e farnesil pirofosfato sintase não foram consideradas como potenciais alvos. Os valores de frequência de ligação indicaram o potencial de ligação das proteínas aos compostos epoxi-α-lapachona (n=14) e epoximetil lausona (n=20), sendo algumas dessas proteínas exclusivas para epoxi-α-lapachona (n=3) e para epoximetil-lausona (n=10). Além disso, a análise da interação dessas proteínas em rede e a similaridade das suas sequências em relação as proteínas de humanos indicaram tripanotiona redutase, glicerol-3-fosfato, UDP-glicose pirofosforilase e lanosterol 14-alfa desmetilase como alvos promissores. Para investigar o mecanismo de ação desses compostos sobre L. (V.) braziliensis foi avaliado a atividade ATPásica a partir da estimativa fosfato inorgânico (Pi) das moléculas de ATP. Onde foi constatado inibição da atividade dessas enzimas (>50%) em promastigota e (<20%) em amastigota, demosntrando que os compostos inibiram três vezes mais a atividade ATPásica em promastigotas. A biossíntese de esteróis foi avaliada como um segundo mecanismo de atuação dos compostos. Esta via foi selecionada devido a análise de docking molecular indicar o lanosterol 14-alfa desmetilase como um alvo promissor, apresentando 100% de frequência de ligação com ambos os compostos e com potencial de formar três conexões na rede. Os ensaios de cromatografia de camada fina indicaram que ambos os compostos podem alterar o balanço de ergosterol/colesterol na biossíntese e na obtenção de lipídios por promastigotas de L. (V.) braziliensis. Por fim, o conjunto de resultados deste trabalho indicam que os compostos podem atuar sobre uma rede de interações de proteínas estratégicas de vias importantes à fisiologia do parasito e podem ser promissores na quimioterapia de L. (V.) braziliensis
Resumen en ingles
In the search for safer and more effective drugs to treat leishmaniasis, naphthoquinone derived compounds, such as epoxy-α-lapachone and epoxymethoxy-lausone, appear as promising alternatives. In this work, we investigate the effects and mechanisms of action, in silico and in vitro, of both compounds on proteins of promastigotes and axenic amastigotes of Leishmania (Viannia) braziliensis. The effect of the compounds on the parasites was proven through the evaluation of cell viability by bioluminescence [axenic amastigotes at 24 hours: epoxymethyl-lausone (IC50 = 4.6 µM and IC 90 = 16.5 µM) and epoxy-α-lapachone (IC50 = 6.3 µM and IC90 = 9.7 µM); promastigotes at 24h: epoxy-α lapachone (IC50 = 7.3 µM and IC90 = 60.9 µM) and epoxymethyl-lausone (IC50 = 14.5 µM and IC90 = >100 µM)]. Scanning electron microscopy analysis of axenic amastigotes and promastigotes incubated (24h) with epoxy-α-lapachone were also performed. Images showed changes in the surface of promastigotes, ranging from mild roughness in the membrane (12.5 µM) to drastic and leading to rupture of the parasite (50 µM). A similar effect was observed with axenic amastigotes, except for membrane rupture. In silico analysis were done to determine potential action pathways of the compounds on the parasite proteins, demonstrating the potential for binding to 26 evaluated proteins and only MPK11 and farnesyl pyrophosphate synthase were not considered as potential targets. The binding frequency values indicated the protein binding potential to epoxy-α-lapachone (n = 14) and epoxymethyl-lausone (n = 20) compounds, with some of these proteins being exclusive to epoxy-α-lapachone (n = 3) and for epoxymethyl-lausone (n = 10). Furthermore, the analysis of the interaction of these proteins in the network, and the similarity of their sequences in relation to human proteins, indicated trypanothione reductase, glycerol-3- phosphate, UDP-glucose pyrophosphorylase and lanosterol 14-alpha demethylase as promising targets. To investigate the mechanism of action of these compounds on L. (V.) braziliensis, ATPasic activity was evaluated from the estimate of inorganic phosphate (Pi) of ATP molecules. Inhibition of the activity of these enzymes was found (> 50%) in promastigotes and (<20%) in axenic amastigotes, demonstrating that the compounds inhibited the ATPase activity three times more in promastigotes. Sterol biosynthesis was evaluated as a second mechanism of action of the compounds. This pathway was selected due to molecular docking analysis and indicated lanosterol 14-alpha demethylase as a promising target, presenting 100% binding frequency with both compounds and with the potential to form three connections in the network. The thin layer chromatography assays indicated that both compounds can alter the ergosterol / cholesterol balance in the lipid biosynthesis and lipid uptake by of L. (V.) braziliensis promastigotes. Finally, the set of results of this work indicates that the compounds can act on a network of strategic protein interactions that are part of important pathways to the parasite's physiology and can be promising in the chemotherapy of L. (V.) braziliensis
Palabras clave en portugues
Leishmania (Viannia) braziliensisEpoximetil-lausona
Rede de interações
Mecanismo de ação
Epoxi-α-lapachona
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