Ebook Flurbiprofeno

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com a Ciclo-oxigenase-2

Tatiana Cristhine Alfini Urata

Renato Massaharu Hassunuma

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Tatiana Cristhine Alfini Urata

Aluna de Graduação do Curso de Biomedicina da Universidade Paulista – UNIP, campus Bauru

Renato Massaharu Hassunuma

Professor Titular da

Universidade Paulista – UNIP, campus Bauru

1a. Edição / 2017 Bauru, SP

com a Ciclo-oxigenase-2

1a. Edição / 2017 Bauru,SP

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BIOMÉDICAKELLYCOLUSSIPINHEIROPRECIPITO

Aluna do Curso de Especialização em Reprodução Humana Assistida pela Associação Instituto Sapientiae PROFA. MA. ELIANEPASSARELLIVIEIRA

Universidade Paulista – UNIP, campus Bauru PROFA. DRA. MICHELEJANEGITZACORCIVALÉRIO Universidade Paulista – UNIP, campus Bauru PROFA. DRA. PATRÍCIACARVALHOGARCIA Universidade Paulista – UNIP, campus Bauru PROFA. MA. PATRÍCIAKUBOFONTES

Universidade Paulista – UNIP, campus Bauru

Capa:

Figura desenvolvida a partir do arquivo db00712.pdb referente ao flurbiprofeno e do arquivo 3pgh.pdb referente à ciclo-oxigenase-2 de camundongo (Mus musculus), determinada por técnica de difração de raios X em resolução de 2,5 Å.

Design:

Renato Massaharu Hassunuma

CIP – Brasil. Catalogação na Publicação U721i

Interações do flurbiprofeno com a ciclo-oxigenase-2 / Tatiana Cristhine Alfini Urata e Renato Massaharu Hassunuma. – Bauru. Canal 6, 2017. Inclui bibliografia

32 f. : il. color. ISBN:

1. Bioquímica. 2. Bioinformática. 3. Flurbiprofeno. 4. Ciclo-oxigenase-2. I. Urata, Tatiana Cristhine Alfini. II. Hassunuma, Renato Massaharu. III. Título.

Rua Machado de Assis, 10-35

Vila América | CEP 17014-038 | Bauru, SP Fone/fax (14) 3313-7968 | www.canal6.com.br

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De Tatiana Cristhine Alfini Urata

Dedico este livro à Deus, e também ao Marlon Marcio Ferreira Urata, Maria Angela Ribeiro Alfini, Cícero Donizetti Alfini e a todos os meus familiares.

De Renato Massaharu Hassunuma

Dedico este livro à Profa. Dra. Patrícia Carvalho Garcia, Coordenadora do Curso de Biomedicina da Universidade Paulista – UNIP, campus Bauru e ao Prof. Aziz Kalaf Filho, digníssimo diretor da Universidade Paulista – UNIP, campus Bauru pelo apoio oferecido ao G3B3 – Grupo de Estudos em Bioinformática Estrutural, por meio do qual este e-book foi desenvolvido.

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De Tatiana Cristhine Alfini Urata

Milena da Silva Vicente, Prof. Dr. Aguinaldo Robinson de Souza, Prof. Dr. Renato Massaharu Hassunuma, Profa. Dra. Patrícia Carvalho Garcia, Profa. Vânia Cristina Lamônica, aos amigos do curso de Biomedicina da UNIP – Bauru e a todos os professores que fazem parte da minha graduação.

De Renato Massaharu Hassunuma

Tatiana Cristhine Alfini Urata, Marlon Marcio Ferreira Urata, Prof. Dr. Aguinaldo Robinson de Souza e Profa. Dra. Paula Martins da Silva.

Dos autores

Agradecemos a Biomédica Kelly Colussi Pinheiro Precipito, Profa. Ma. Eliane Passarelli Vieira, Profa. Dra. Michele Janegitz Acorci Valério, Profa. Dra. Patrícia Carvalho Garcia e Profa. Ma. Patrícia Kubo Fontes, por fazerem parte do Corpo Editorial deste livro e pelas suas importantes correções e contribuições.

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1 Introdução 7

2 Flurbiprofeno 8

3 Ciclo-oxigenase-2 12

4 Ligação do Flurbiprofeno com a Ciclo-oxigenase-2 16 5 Ligações do Grupo Carboxilato do Flurbiprofeno com a

Ciclo-Oxigenase-2 20

6 Ligações do Anel Fluorofenil do Flurbiprofeno com a

Ciclo-Oxigenase-2 24

7 Ligações do Anel Distal Arila do Flurbiprofeno com a

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1 Introdução

Este livro teve como objetivo principal realizar uma análise estrutural do flurbiprofeno (FLP), da ciclo-oxigenase-2 (COX-2) e da interação entre estas duas substâncias químicas.

Para realizar estas análises foram utilizados arquivos PDB obtidos gratuitamente no site Protein Data Bank (Disponível em: http://www.rcsb.org/pdb/home/ home.do). Os códigos apresentados (PDBids) referem-se aos arquivos PDB utilizados para produzir as imagens no software RasMol.

A partir da seleção dos arquivos PDB, foi utilizado o software RasMol 2.7.4.2 para o desenvolvimento de scripts para gerar as imagens presentes no livro. Este programa computacional pode ser obtido gratuitamente no site Home Page for RasMol and OpenRasMol (Disponível em: http://www.openrasmol.org/).

Este programa computacional permite a utilização de diferentes comandos interativos por meio da Janela RasMol Command Line. Mais informações sobre os comandos utilizados neste programa podem ser encontrados no Manual do RasMol (Disponível em: <http://www.csb.yale.edu/userguides/graphics/ rasmol/rasmol.pdf>). Os resultados apresentados são resultantes do Trabalho de Conclusão de Curso da aluna de graduação Tatiana Cristhine Alfini Urata do Curso de Biomedicina, sob orientação do Prof. Dr. Renato Massaharu Hassunuma, professor titular do Curso de Biomedicina da Universidade Paulista – UNIP, campus Bauru.

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2 Flurbiprofeno

Código PDB: DB00712

O flurbiprofeno (FLP) é um fármaco anti-inflamatório não esteroide (AINEs) derivado do ácido propiônico. Embora possua um centro quiral, com o enantiômero S (+) possuindo a maior parte da atividade anti-inflamatória benéfica, ambos os enantiômeros podem possuir atividade analgésica e todas as preparações de FLP até à data são comercializadas como mistura racêmica, ou seja, em mistura de quantidades iguais dos dois enantiômeros (Davies, 1995).

O FLP em sua forma ativa é capaz de inibir tanto a ciclo-oxigenase-1 (COX-1), quanto a COX-2. Entretanto, possui ligeira seletividade para COX-1. Estudos sugerem que o enantiômero R (-) do FLP possa agir no sistema nervoso central por meio da inibição da COX-2 induzida na medula espinhal (Flurbiprofeno, 2016).

A formula química do FLP é C₁₅H₁₃FO₂ (Flurbiprofen, 2017). Na figura 1, observa-se o FLP representado por meio dos Comandos Wireframe 50

e Spacefill 150, para visualização no modelo de bolas e varetas. Foi

utilizado o padrão de cores CPK, onde os átomos de carbono estão representados em cinza claro (light grey), os átomos de oxigênio em

vermelho (red) e o átomo de flúor em dourado (golden). Nesta figura não

estão representados os átomos de hidrogênio.

Na figura 1 também estão apresentadas as 3 regiões do FLP: a região do grupo carboxila em roxo, o anel fluorofenil em azul e o anel arila em verde. Estas áreas foram demarcadas por meio de ferramentas de desenho, não sendo utilizado o software RasMol.

O script foi desenvolvido para o software RasMol a partir do arquivo DB00712.pdb e está apresentado no quadro 1. Este arquivo PDB foi obtido por meio de download gratuito no site Drugbank (Disponível em: https://www.drugbank.ca/drugs/DB00712. Acesso em: 2017 ago. 15).

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Figura 1 – Flurbiprofeno

Legenda de cores

Estrutura Cor Amostra de cor

Átomos de carbono Cinza claro (light grey)

Átomos de oxigênio Vermelho (red)

Átomo de flúor Dourado (golden)

Região do grupo carboxila Roxo Anel fluorofenil Azul

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Quadro 1 - Script desenvolvido para o flurbiprofeno load db00712.pdb

wireframe off spacefill 150 wireframe 50

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Referências

Davies NM. Clinical pharmacokinetics of flurbiprofen and its enantiomers. Clin Pharmacokinet [Internet]. 1995 [citado 2017 ago.

15];28(2):100-14. Disponível em:

https://link.springer.com/article/10.2165%2F00003088-199528020-00002.

Flurbiprofen [Internet]. 2017 [citado 2017 ago. 15]. Disponível em: https://www.drugbank.ca/drugs/DB00712.

Flurbiprofeno. [Bula]. Farmacêutica responsável: Fabiana Seung Ji de Queiroz. São Paulo: Reckitt Benckiser Healthcare International Limited, 2016 [citado 2017 ago. 15]. Disponível em:

http://www.anvisa.gov.br/datavisa/fila_bula/frmVisualizarBula.asp?pN uTransacao=19489052016&pIdAnexo=3625869. Acesso em: 21 jul. 2017.

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3 Ciclo-oxigenase-2

Código PDB: 5COX

A ciclo-oxigenase (COX) é encontrada em duas isoformas, denominadas de COX-1 e COX-2. A COX-1 tem função constitutiva ou fisiológica e está presente no sistema cardiovascular, onde desempenha a função de produzir tromboxano, o qual é fundamental no processo de agregação plaquetária. A COX-2 participa de processos patológicos e é expressa na presença de um dano tecidual, levando à produção de prostaglandinas relacionadas com o desenvolvimento da resposta inflamatória (Hilário, Terreri, Len, 2006).

A COX-2 é produzida em resposta a diversos fatores de crescimento, citocinas e moléculas pró-inflamatórias. Desde a sua descoberta no início da década de 1990, a COX-2 emergiu como um dos principais componentes das reações inflamatórias nos tecidos periféricos (Minghetti, 2004).

A produção de COX-2 é induzida pelas citocinas interleucina-1 (IL-1), interleucina-2 (IL-2) e fator de necrose tumoral (TNF), além de outros mediadores nos sítios de inflamação (outros fatores de crescimento e endotoxinas). A COX-2 está presente em locais de inflamação, sendo produzida primariamente por células envolvidas no processo inflamatório, como monócitos e macrófagos. Também é expressa no sistema nervoso central, onde desempenha papel na mediação central da dor e da febre (Chandrasekharan, Dai, Roos, Evanson, Tomsik, Elton et al., 2002).

A figura 2 apresenta a estrutura da COX-2 no Modo Backbone 100,

sendo suas cadeias representadas em branco (white) e amarelo matiz

(yellowtint).

O script foi desenvolvido para o software RasMol a partir do arquivo 5COX.pdb e está apresentado no quadro 2.

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Figura 2 – Ciclo-oxigenase-2

Legenda de cores

Cadeia A Branco (white)

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Quadro 2 - Script desenvolvido para a ciclo-oxigenase-2 load 5cox.pdb select all wireframe off backbone 100 select *a colour white select *b colour yellowtint select *c, *d backbone off rotate x -140 rotate z -3 translate y 8 zoom 245

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Referências

Chandrasekharan NV, Dai H, Roos KL, Evanson NK, Tomsik J, Elton TS, et al. Cox-3, a cyclooxygenase-1 variant inhibited by acetaminophen and other analgesic/antipyretic drugs: cloning, structure, and expression. Proc Natl Acad Sci USA [Internet]. 2002 [citado 2017 ago. 21];99(21):13926-31. Disponível em:

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC129799/.

Hilário MOE, Terreri MT, Len CA. Nonsteroidal anti-inflammatory drugs: cyclooxygenase 2 inhibitors. J Pediatr [Internet]. 2006 [citado 2017 ago. 21];82(5):S206-12. Disponível em:

http://www.jped.com.br/conteudo/06-82-S206/port.pdf. Minghetti L. Cyclooxygenase-2 (COX-2) in inflammatory and

degenerative brain diseases. J Neuropathol Exp Neurol [Internet]. 2004 [citado 2017 ago. 21];63(9):901-10. Disponível em:

http://www.safar.pitt.edu/archive/content/grant/jc/2005/0121%20Garm an.pdf.

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4 Ligação do Flurbiprofeno com a

Ciclo-oxigenase-2

Código PDB: 3PGH

O FLP é considerado um inibidor competitivo lento tanto da COX-1 quanto da COX-2. Sua ligação ocorre no interior de um longo canal hidrofóbico, impedindo a ligação de substratos com o sítio ativo da COX-2. O sítio de ligação do flurbiprofeno na COX-2 é idêntico ao da COX-1, e é construído com as hélices D, 6, 8, 17 e com o segmento que segue a hélice 6 (Kurumbail, Stevens, Gierse, McDonald, Stegeman, Pak et al., 1996).

sendo suas cadeias representadas em branco (white) e amarelo matiz

(yellowtint) e o FLP no Modo Spacefill na cor vermelha (red).

O script foi desenvolvido para o software RasMol a partir do arquivo 3PGH.pdb e está apresentado no quadro 3.

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Figura 3 – Ligação do flurbiprofeno com a ciclo-oxigenase-2

Legenda de cores

Cadeia A Branco (white)

Cadeia B Amarelo matiz (yellowtint)

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Quadro 3 - Script desenvolvido para a ligação do flurbiprofeno com a ciclo-oxigenase-2 load 3pgh.pdb wireframe off select *a backbone 100 colour white select *b backbone 100 colour yellowtint rotate x -140 rotate z -3 translate y 8 zoom 245 select flp*a, flp*b spacefill colour red

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Referências

Kurumbail RG, Stevens AM, Gierse JK, McDonald JJ, Stegeman RA, Pak JY et al. Structural basis for selective inhibition of cyclooxygenase-2 by anti-inflammatory agentes. Nature [Internet]. 1996 [citado 2017 ago. 15];384(6610):644-8. Disponível em:

http://www.nature.com/nature/journal/v384/n6610/abs/384644a0. html.

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5 Ligações do Grupo Carboxilato do

Flurbiprofeno com a Ciclo-Oxigenase-2

Código PDB: 3PGH

O grupamento carboxilato do FLP forma uma ponte salina com o grupamento guanidina da arginina 120 (ARG120) e uma ligação de hidrogênio com o grupamento hidroxila da tirosina 355 (TYR355) (Kurumbail, Stevens, Gierse, McDonald, Stegeman, Pak et al., 1996). A ARG120 está localizada próximo à entrada do canal hidrofóbico onde se localiza o sítio ativo da COX-2. Este resíduo é um elemento importante na interação da COX-2 com diversos substratos e inibidores (Rieke, Mulichak, Garavito, Smith, 1999).

sendo sua cadeia representada em branco (white), o FLP no Modo Spacefill na cor vermelha (red), a ARG120 no Modo Spacefill na cor azul (blue) e a TYR355 no Modo Spacefill em rosa (pink).

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Figura 4 – Ligações do grupo carboxilato do flurbiprofeno com a ciclo-oxigenase-2

Legenda de cores

Cadeia A da COX-2 Branco (white)

FLP Vermelho (red)

ARG120 Azul (blue)

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Quadro 4 - Script desenvolvido para a ligação do flurbiprofeno com a ciclo-oxigenase-2 load 3pgh.pdb wireframe off select *a backbone 100 colour white rotate x -140 rotate z -3 translate y 1 translate x 5 zoom 450 select flp*a wireframe 100 colour red select arg120a spacefill colour blue select tyr355a spacefill colour pink

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Referências

Rieke CJ, Mulichak AM, Garavito RM, Smith WL. The role of arginine 120 of human prostaglandin endoperoxide H synthase-2 in the

interaction with fatty acid substrates and inhibitors. J Biol Chem

[Internet]. 1999 [citado 2017 ago. 25]:274(24):17109-14. Disponível em: http://www.jbc.org/content/274/24/17109.long.

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6 Ligações do Anel Fluorofenil do

Flurbiprofeno com a Ciclo-Oxigenase-2

Código PDB: 3PGH

O anel fluorofenil do FLP realiza poucas ligações com átomos de aminoácidos da COX-2. Ocorrem interações do tipo Van der Walls com a valina 349 (VAL349) e com a cadeia principal da alanina 527 (ALA527) (Kurumbail, Stevens, Gierse, McDonald, Stegeman, Pak et al., 1996). A figura 5 apresenta a estrutura da COX-2 no Modo Backbone 100,

sendo sua cadeia representada em branco (white), o FLP no Modo Wireframe 100 na cor vermelha (red), a VAL349 no Modo Spacefill na cor

amarela (yellow) e a ALA527 no Modo Spacefill em verde (green).

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Figura 5 – Ligações do anel fluorofenil do flurbiprofeno com a ciclo-oxigenase-2

Legenda de cores

ALA527 Verde (green)

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Quadro 5 - Script desenvolvido para a ligação do flurbiprofeno com a ciclo-oxigenase-2 load 3pgh.pdb wireframe off select *a backbone 100 colour white rotate x -143 rotate z -3 rotate y -39 translate y 1 zoom 600 select flp*a wireframe 100 colour red select val349a spacefill colour yellow select ala527a spacefill colour green

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Referências

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7 Ligações do Anel Distal Arila do

Flurbiprofeno com a Ciclo-Oxigenase-2

Código PDB: 3PGH

O anel distal arila realiza interações de Van der Walls próximas com átomos da cadeia principal da glicina 526 (GLY526) e alanina 527 (ALA527), se posicionando próximo à tirosina 385 (TYR385), um resíduo que participa do processo catalítico exercido pela COX-2 (Kurumbail, Stevens, Gierse, McDonald, Stegeman, Pak et al., 1996; Marnett, 2000).

sendo sua cadeia representada em branco (white), o FLP no Modo Wireframe 100 na cor vermelha (red), a GLY526 no Modo Spacefill na cor

laranja (orange), a ALA527 no Modo Spacefill em verde (green) e o

TYR385 no Modo Spacefill na cor roxo (purple).

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Figura 6 – Ligações do anel distal arila do flurbiprofeno com a ciclo-oxigenase-2

Legenda de cores

ALA527 Verde(green)

GLY526 Laranja (orange)

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Quadro 6 - Script desenvolvido para a ligação do flurbiprofeno com a ciclo-oxigenase-2 load 3pgh.pdb wireframe off select *a backbone 100 colour white rotate x -140 rotate z -3 translate y 4 translate x 5 zoom 600 select flp*a wireframe 100 colour red select gly526a spacefill colour orange select ala527a spacefill colour green select tyr385a spacefill colour purple

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Referências

Marnett LJ. Cyclooxygenase mechanisms. Curr Opin Chem Biol [Internet]. 2000 [citado 2017 ago. 15];4(5):545-52. Disponível em:

http://www.exzellentforschen.de/(de)/chemie/oc3sewald/downloads/20 08_ws/Cyclooxygenase_mechanisms.Curr.Opin.Chem.Biol.4.545.pdf.

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gerar imagens que ilustram o flurbiprofeno e a ciclo-oxigenase-2, bem como a interação entre eles. Os resultados apresentados são resultantes do Trabalho de Conclusão de Curso da aluna de graduação Tatiana Cristhine Alfini Urata do Curso de Biomedicina, sob orientação do Prof. Dr. Renato Massaharu Hassunuma, professor titular do Curso de Biomedicina da Universidade Paulista – UNIP, campus Bauru.