ESTUDO DA INFLUÊNCIA DOS ORBITAIS MOLECULARES HOMO E LUMO NA EFICIÊNCIA DE INTERAÇÃO FÁRMACO-RECEPTOR.

Publicado em 22/03/2021 - ISBN: 978-65-5941-128-3

Título do Trabalho
ESTUDO DA INFLUÊNCIA DOS ORBITAIS MOLECULARES HOMO E LUMO NA EFICIÊNCIA DE INTERAÇÃO FÁRMACO-RECEPTOR.
Autores
  • Aloisio Almeida de Souza
  • Pedro Geraldo Pascutti
Modalidade
Resumo apresentação oral curta
Área temática
Centro de Ciências da Saúde (CCS)/Biofísica
Data de Publicação
22/03/2021
País da Publicação
Brasil
Idioma da Publicação
Português
Página do Trabalho
https://www.even3.com.br/anais/jgmictac/320068-estudo-da-influencia-dos-orbitais-moleculares-homo-e-lumo-na-eficiencia-de-interacao-farmaco-receptor
ISBN
978-65-5941-128-3
Palavras-Chave
orbitais de fronteira em fármacos, gap HOMO-LUMO, interação fármaco-receptor, modelagem molecular
Resumo
Processos biológicos envolvendo a interação ligante-receptor são determinantes na inibição ou ativação de respostas biológicas. Este mesmo mecanismo é a principal forma de controle de diversos processos biológicos. Com o advento da Biologia Computacional foram criadas ferramentas como: Virtual Screening, Docking Molecular e métodos de predição de energia livre de ligação do complexo receptor-ligante como MM-GBSA e MM-PBSA e perturbação termodinâmica (BRONOWSKA, 2011), tornando-se importante contribuição para a busca de fármacos e a avaliação de sua interação com as estruturas de suas proteínas alvo. Nesse sentido, estudos com o foco de analisar as energias HOMO (orbital molecular ocupado por elétrons mais alto em energia) e LUMO (orbital molecular desocupado mais baixo) foram realizados, sobre o potencial de ionização, afinidade eletrônica e o gap entre as duas energias, indicando a estabilidade dos compostos (ZHANG, 2007). O objetivo do trabalho é estabelecer um protocolo para análise das energias HOMO e LUMO de ligantes em seus respectivos alvos e investigar o papel desses orbitais em suas interações com proteínas. Na sua maioria, os fármacos utilizados em larga escala possuem grupos aromáticos. Utilizamos um método de cálculo quântico semi-empírico através do software MOPAC 2016 (JAMES, et al, 2016), analisando o gap de energias HOMO-LUMO em polímeros de anéis aromáticos. Observamos que, conforme aumenta a quantidade de anéis aromáticos, a diferença entre as energias vai diminuindo. Com apenas um anel aromático temos o valor de -9.434 eV, para um polímero de 7 anéis temos o valor de -7.139 eV. Esse resultado nos indica um aumento na estabilidade da molécula conforme o número de anéis aromáticos aumenta, melhorando ainda o papel doador-aceitador de elétrons conforme o gap diminui. É conhecido que quanto mais baixo em energia é o LUMO melhor aceitador de elétrons é o ligante e quanto mais alto o HOMO melhor aceitador, atribuindo grande importância a esses orbitais em interações moleculares. Utilizamos um inibidor alostérico da proteína Falcipaína 2 (HERNANDEZ, et al, 2019), uma das representantes da família das cisteíno-proteases presente no Plasmodium falciparum (HOGG, et al, 2006). Observamos um valor de -8.874 eV para o gap HOMO-LUMO e substituições dos grupos Cl e F3C por átomos de hidrogênio alteraram o valor para -8.005 eV, melhorando o caráter doador-aceitador de elétrons da molécula. O mesmo método foi aplicado no composto LASSBIO 1106, da biblioteca de compostos do Laboratório de Avaliação e Síntese de Substâncias Bioativas da UFRJ, utilizado em estudos da inibição alostérica da Vivapaina 4, de Plasmodium vivax. Obtivemos o valor de -9.492 eV para o gap HOMO-LUMO, indicando a necessidade de diminuição do gap. Como perspectiva, pretendemos aplicar o mesmo método, mas englobando os aminoácidos do sítio ativo dessas proteínas para observar as energias HOMO-LUMO e a presença de grupos doadores e aceitadores de elétrons ao redor do ligante. Referências Bibliográficas: BRONOWSKA, Agnieszka K. Thermodynamics of ligand-protein interactions: implications for molecular design. In: Thermodynamics-Interaction Studies-Solids, Liquids and Gases. IntechOpen, 2011. ZHANG, G.; MUSGRAVE, C.B.; Comparison of DFT Methods for Molecular Orbital Eigenvalue Calculations, J. Phys. Chem. A. 111, 1554-1561. 2007. MOPAC2016, James J. P. Stewart, Stewart Computational Chemistry, Colorado Springs, CO, USA, (2016). Structural and Functional Characterization of Falcipain-2, a Hemoglobinase from the Malarial Parasite Plasmodium falciparum. Hogg, T., Nagarajan, K., Herzberg, S., Chen, L., Shen, X., Jiang, H., Wecke, M., Blohmke, C., Hilgenfeld, R., Schmidt, C.L.(2006) J Biol Chem 281: 25425-25437 Hernandez Gonzalez, J. E., Hernandez Alvarez, L., Pascutti, P. G., & Leite, V. B. P. (2019). Prediction of Non-Competitive Inhibitor Binding Mode Reveals Promising Site for Allosteric Modulation of Falcipain-2. The Journal of Physical Chemistry B.
Título do Evento
XLII Jornada Giulio Massarani de Iniciação Científica, Tecnológica, Artística e Cultural (JICTAC 2020 - Edição Especial) - Evento UFRJ
Título dos Anais do Evento
Anais da Jornada Giulio Massarani de Iniciação Científica, Tecnológica, Artística e Cultural
Nome da Editora
Even3
Meio de Divulgação
Meio Digital

Como citar

SOUZA, Aloisio Almeida de; PASCUTTI, Pedro Geraldo. ESTUDO DA INFLUÊNCIA DOS ORBITAIS MOLECULARES HOMO E LUMO NA EFICIÊNCIA DE INTERAÇÃO FÁRMACO-RECEPTOR... In: Anais da Jornada Giulio Massarani de Iniciação Científica, Tecnológica, Artística e Cultural. Anais...Rio de Janeiro(RJ) UFRJ, 2021. Disponível em: https//www.even3.com.br/anais/jgmictac/320068-ESTUDO-DA-INFLUENCIA-DOS-ORBITAIS-MOLECULARES-HOMO-E-LUMO-NA-EFICIENCIA-DE-INTERACAO-FARMACO-RECEPTOR. Acesso em: 13/02/2025

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