Identificação do Farmacóforo

Apesar da comprovada atividade dos derivados imidazolidinicos na literatura, tanto o alvo farmacologico quanto a estrutura do farmacóforo permanecem desconhecidas. Desejando-se estabelecer um modelo de farmacóforo que possa ajudar a entender a atividade dos derivados, assim como direcionar a síntese de novos analogos e o desenvolvimento de modelos preditivos mais seguros, utilizou-se o software FLAP, que se baseia pelos principios do software GRID.

3.4.2.4.1. Software GRID

GRID permite o cálculo das energias de interação entre uma entidade química (a sonda) e uma outra molécula (alvo) e as descreve em termos de campo interação molecular ou MIFs (Molecular

Interaction Fields). Estes campos podem ser definidas como sendo a distribuição de interações físicas

potenciais capazes de fazer uma molécula com o seu ambiente, incluindo as intercções eletrostáticas, ligações de hidrogénio, interacções hidrofóbicas e interações de van der Waals.164

No GRID, a molécula alvo pode ser uma macromolécula tal como uma proteína, uma pequena molécula ou um fármaco. As interações da sonda com a molécula alvo são calculados em certas posições distribuídas ao longo da molécula alvo e chamados "pontos GRID." As energias são representados por superfícies em três dimensões que rodeiam a molécula alvo e conhecidas como áreas de interação molecular (Figura 35). Doferentes sondas provenientes do GRID podem ser utilizadas. Em particular, quatro delas são utilizados como parte do FLAP: 1) Sonda H: que define a forma da estrutura; 2) Sonda DRY: sonda hidrofóbica. É posicionada sobre cada átomo localizado na superfície da molécula-alvo capaz de realizar interações favoráveis com uma zona hidrofóbica localizado em outra molécula; 3) Sonda N1: átomo de nitrogênio de uma amida capaz de realizar ligação de hidrogênio; 4) Sonda O: oxigénio de um grupo carbonilico, capaz de aceitar uma ou duas ligações de hidrogénio.164

Fig. (35) Representação dos MIFs de um derivado sintetizado por Schmidt em 2015,164 _{o MBL-141-II. A) Sonda}

H definindo a forma. B) Sonda DRY descrevendo as interações hidrofóbicas. C) Sonda N1 descrever as interações doadoras de ligação de hidrogénio. D) Sonda O descrevendo os receptores de ligação de hidrogênio.

3.4.2.4.2. FLAP

FLAP (Fingerprints for Ligands and Proteins) é um software de modelagem molecular que permite a

comparação de moléculas a partir de "impressão digital". Essas impressões derivam dos MIFs do GRID. 261-263 FLAP inicialmente reduz a complexidade desses campos, selecionando um número significativo de pontos correspondentes a cada sonda (O, N1 e DRY, 36A). O número de pontos selecionados para cada sonda depende do volume do campo de interação molecular e o seu nível de energia. Cada um destes pontos é caracterizado pelo: 1) tipo de interação neste ponto (hidrofóbica, aceptor, doador); 2) o valor da energia (kcal / mol); 3) as coordenadas cartesianas que definem a posição do ponto.164

Fig. (36) A) Remoção de pontos à partir dos campos de interação molecular. B) Formação de quadrigêmeos

A)

Uma vez determinadas estas áreas, FLAP cria todas as combinações possíveis entre quatro pontos formando quadrupletos (Figura 36B). Para cada quadrupleto é calculada a distância euclidiana entre cada um dos quatro membros (seis valores de distância totais). FLAP trabalha com as informações do cálculo destas distâncias.164

Os quadrupletos de cada molécula são armazenadas sob a forma de "impressões farmacofóricas". As moléculas podem ser comparadas por meio da sobreposição destes "Fingerprints" e calculando diretamente a similaridade dos campos de interação molecular.164

Na etapa de sobreposição, FLAP determina, para cada sonda individualmente (H, O, N1, DRY) ou em combinação umas com as outros (por exemplo H*O*N1 é a combinação de sondas de H, O e N1), o grau de sobreposição dos campos de interação molecular entre cada molécula sobreposta. Este grau de sobreposição constitui o probe score (score das sondas). FLAP também determina um soma global (Global-Sum) correspondente à soma de todos os probe scores obtidos para cada sonda individualmente e o produto global (Glob-Prod) correspondente ao produto de todos os probe scores obtidos para cada sonda individualmente. Uma vez que todos estes valores forem determinados, FLAP calcula a "distância", que representa a semelhança global entre o ligante e as estruturas dos compostos.164

3.4.2.4.3. Geração do Farmacóforo

A partir da sobreposição dos MIFs de todas as moléculas estudadas, FLAP determina os campos de interação farmacofórica ou PIFs (Figura 37), correspondente à média campos de interação molecular de cada composto em cada ponto de grade de acordo com cada sonda.164

FLAP também usa pseudos campos de interação molecular (pseudo-MIFs) que representam um campo de densidade electrónica centrado em cada átomo e correspondente a um tipo de sonda escolhida (O, N1 ou DRY). Uma nova analise GRID pode assim ser utilizada de modo a proporcionar o ajuste máximo entre um dado campo interação molecular e o pseudo-campo que corresponde à sonda equivalente (Figura 37). Assim como para os MIFs, a média dos pseudo MIFs representa o pseudo campo de interação molecular (pseudo PIFs) caracterizando as interações comuns em cada uma das posções atômicas. O centro de cada uma dessas posições atómicas comuns é chamado de ponto farmacofórica.164

Assim, graças esta abordagem, a partir de átomos individuais, dos MIFs e dos pseudo MIFs, um conjunto de moléculas alinhadas é convertido em uma pseudo molécula farmacófora, chamada farmacóforo, constituído de pontos farmacofóricos, dos campos de interação farmacofóricos e pseudos campos de interação farmacofóricos (Figura 37).164

Fig. (37) Representação dos MIFs (esquerda) e pseudo MIFs (direita) correspondente a três compostos selecionados (A, B e C) por Schmidt em 2015.164

No centro estão representados o farmacóforo (meio) gerado pelo FLAP a partir destes três compostos e as representações do PIF (superior) e os pseudo-PIF (parte inferior). Em amarelo são representadas as interações hidrofóbicas, em vermelho as interações de aceptores de ligação de hidrogénio e em azul as interações doadores de hidrogênio

3.4.2.4.4. Seleção dos Compostos para a Criação do Farmacóforo

FLAP precisa apenas de 3 a 5 compostos para gerar um modelo farmacóforo confiàvel .165,166 Como primeiro passo desta etapa foram escolhidos os compostos a partir de bases de dados disponíveis. Para executar esta tarefa, foi realizada uma seleção "manual” com base nos melhores derivados ja produzidos em nosso grupo, juntamento com os dois melhores derivados obtidos neste traabalho, o LPSF/PTS-14 e o LPSF/PTS-23. Também foi realizada uma tentativa de farmacóforo através do composto LPSF/PTS-14 e derivados classicos no tratamento da esquistossomose.

3.4.2.4.5. Determinação do Farmacóforo LPSF/PTS-14 e Derivados Imidazolidinicos Juntamente com o LPSF:PTS-14 e o LPSF/PTS-23, foram escolhidos os derivados imidazolidinicos mais ativos sintetizados pelo nosso grupo durante um periodo de 20 anos. Os derivados, suas atividades esquistossomicidas e o modelo de farmacóforo obtido são apresentados na Figura 38.24,25,71,72,140,167,168

Nas análises dos modelos farmacóforos obtidos pelo FLAP os pontos azuis representam zonas comuns doadoras de ligações de hidrogénio, os em vermelho representam os aceptores e finalmente os em amarelo indicam os pontos hidrofóbicos. Após análise do modelo de farmacóforo obtido para os derivados imidazolidínicos, pode-se evidenciar a existência de zonas doadoras e aceptoras de ligações de hidrogénio, assim como interações hidrofóbicas. Porém, visto que as moléculas possuem uma enorme similaridade química entre os derivados estes resultados não podem ser totalmente conclusivos na determinação do farmacóforo. Para o desenvolvimento de um modelo farmacóforo mais confiavel, faz-se necessária a identificação de compostos ativos com uma maior diversidade molecular.

Fig. (38) Derivados imidazolidinicos utilizados para a construção do modelo do farmacóforo, assim como o modelo obtido. Os pontos azuis representam zonas doadoras de ligações de hidrogénio; em vermelho os aceptores; em amarelo as zonas hidrofóbicos.

3.4.2.4.6. Determinação do Farmacóforo LPSF/PTS-14 e Compostos Esquistossomicidas Após a utilização do software Flap com o derivado mais ativo, LPSF/PTS-14, e as moléculas de referência no tratamento da esquistossomose obtivemos o modelo representado na figura 39. Após análise do modelo nenhum ponto de similaridade é encontrado entre as moléculas. Tal observação deve-se ao fato que apesar de todas as moléculas apresentarem uma boa ação esquistossomicida não necessáriamente apresentam o mesmo modo de ação no parasita. Sendo assim necessária a elucidação do modo de ação do derivado PTS-14 para a proposição de um modelo de farmacóforo.

Fig. (39) Compostos esquistossomicidas usados o estudo, assim como o modelo obtido. Não foi possível observar pontos farmacoforicos no modelo.