masterThesis
Alvos terapêuticos da obesidade e potencial in silico do inibidor de tripsina isolado de sementes de tamarindo como precursor de peptídeos inibidores de lipase
Therapeutic targets of obesity and in silico potential of trypsin inhibitors isolated from tamarind seeds as precursor of lipase inhibitors peptides
Registro en:
MEDEIROS, Wendjilla Fortunato de. Alvos terapêuticos da obesidade e potencial in silico do inibidor de tripsina isolado de sementes de tamarindo como precursor de peptídeos inibidores de lipase. Orientador: Ana Heloneida de Araújo Morais. 2023. 109f. Dissertação (Mestrado em Nutrição) - Centro de Ciências da Saúde, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2023.
Autor
Medeiros, Wendjilla Fortunato de
Resumen
Obesity is a multifactorial disease with numerous therapeutic targets,
which is a risk factor for the development of several non-communicable chronic
diseases. Therefore, this study aimed to identify therapeutic targets for obesity
through a systematic review (SR) of in silico evaluations, and to analyze the
potential of peptides derived from the theoretical model of the purified trypsin
inhibitor from tamarind seeds (ITTp 56/287) to interact in silico with Human
Pancreatic Lipase (HPL). At first, the SR was guided by the following research
question:(What therapeutic targets have been used in in silico analysis for the
treatment of obesity?) based on the PECo acronym (P, problem; E, exposure; Co,
context). "The SR protocol was developed and registered in PROSPERO
(CRD42022353808) according to the Preferred Reporting Items Checklist for
Systematic Review and Meta-Analysis Protocols (PRISMA-P), and the PRISMA
was followed for the systematic review. The study selection was performed
according to the eligibility criteria, in the following databases: PubMed,
ScienceDirect, Scopus, Web of Science, BVS, and EMBASE. "The search
strategy returned 938 articles, of which 9 were included in the study, resulting in
the identification of six therapeutic targets studied in silico and re-evaluated in
vivo. These targets consisted of five experimental structures and one theoretical
model. Molecular docking was employed in the studies as the methodology, and
the most studied target was Human Pancreatic Lipase (HPL) (n=4). The lack of
methodological details led over 50% of the studies to be classified as "uncertain
risk of bias" in seven out of the eleven points evaluated. For the computer
simulation studies, in silico hydrolysis of ITTp 56/287 was performed (ExPASy
PeptideCutter), and five peptides were selected for modeling (trRosetta),
evaluation of bioactivity potential (PeptideRanker), cell penetration (CellPPD),
and half-life (HLP). Molecular docking studies were conducted between ITTp
56/287, the selected peptides, and the drug Orlistat (control) to identify the
interaction with LPH (PDB ID: 1LPB). The peptide (PEP2) selected for Molecular Dynamics (MD) study with LPH, conducted on GROMACS software, was
classified as potentially bioactive, exhibited high stability, longer half-life in
simulated intestinal environment (1.863 seconds) and interacted in the docking
study (docking score -136.13) with amino acids of interest present in the catalytic
pocket and hydrophobic lid of the target. In the MD simulation between PEP2 and
LPH, a potential interaction energy (PIE) of -628.44 Kj.mol-1 was obtained, where
four amino acid residues of PEP2 stood out as responsible for 74.3% of the PIE
(Asp3, Ser1, Asp4, and Asp5). As observed, ITTp can be a source of new
bioactive peptides, particularly PEP2, which proved to be a promising candidate
for further study in the field of peptide-based therapy as an inhibitor of LPH,
providing a basis for future in vitro and in vivo studies. Therefore, given the
persistence of obesity as a public health problem and the failure of its control, the
importance of combining in silico methodologies in the study of potential drug
targets, as well as in the search for new therapeutic agents, is evident. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES A obesidade é uma doença multifatorial com inúmeros alvos
terapêuticos, a qual consiste em um fator de risco para o desenvolvimento de
diversas doenças crônicas não transmissíveis. Sendo assim, este estudo
objetivou identificar os alvos terapêuticos da obesidade, avaliados in silico, por
meio de uma revisão sistemática (RS) e analisar o potencial de peptídeos
derivados do modelo teórico do inibidor de tripsina purificado de sementes de
tamarindo (ITTp 56/287) interagirem in silico com a Lipase Pancreática Humana
(LPH). Primeiramente a RS foi norteada pela seguinte pergunta de pesquisa
“Quais os alvos terapêuticos empregados no tratamento da obesidade em
estudos in sílico?”, baseada no acrônimo PECo (P, problema; E, exposição; Co,
contexto). O protocolo de RS foi desenvolvido e registrado no PROSPERO
(CRD42022353808) conforme o Preferred Reporting Items Checklist for
Systematic Review and Meta-Analysis Protocols (PRISMA-P) e para a RS foi
seguido o PRISMA. A seleção dos estudos foi realizada em concordância com os
critérios de elegibilidade, nas seguintes bases de dados: PubMed, ScienceDirect,
Scopus, Web of Science, BVS e EMBASE. A estratégia de busca retornou 938
artigos, 9 foram incluídos na pesquisa, resultando na identificação de seis alvos
terapêuticos estudados in silico e reavaliados in vivo, sendo cinco estruturas
experimentais e teórica. A metodologia utilizada nos estudos foi a do docking
molecular e o alvo mais estudado foi a Lipase Pancreática Humana (LPH) (n =
4). A ausência de detalhes metodológicos levou mais de 50% dos trabalhos a
serem classificados com “risco de viés incerto” em sete dos onze pontos
avaliados. Para os estudos de simulação computacional foi realizada a hidrólise
in sílico do ITTp 56/287 (ExPASy PeptideCutter), sendo selecionados cinco
peptídeos para modelagem (trRosetta), avaliação do potencial de bioatividade
(PeptideRanker), penetração celular (CellPPD) e meia-vida (HLP). Estudos de
docking molecular foram conduzidos entre o ITTp 56/287, os peptídeos
selecionados e o fármaco Orlistate (controle) para identificação da interação com
a LPH (PDB ID:1LPB). O peptídeo (PEP2) que seguiu para o estudo de Dinâmica
Molecular (DM) com a LPH, conduzido no software GROMACS, foi classificado
como potencialmente bioativo, apresentou alta estabilidade, maior meia-vida em
ambiente intestinal simulado (1.863 segundos) e interagiu no estudo de docking (docking score -136.13) com aminoácidos de interesse presentes no bolso catalítico e tampa hidrofóbica do alvo. Na DM entre o PEP2 e a LPH, obteve-se uma energia potencial de interação (EPI) de -628,44 kJ mol-1, onde se destacam
quatro resíduos de aminoácidos do PEP2 que foram responsáveis por 74,3% da
EPI (Asp3, Ser1, Asp4 e Asp5). Conforme verificado, o ITTp pode ser fonte de
novos peptídeos bioativos, em especial o PEP2, que se mostrou um candidato
promissor a ser estudado no campo da terapia baseada em peptídeos como
inibidor de LPH, fornecendo base para futuros estudos in vitro e in vivo. Com isso,
persistindo a obesidade como um problema de saúde pública e frente ao
insucesso no controle, é evidente a importância da associação de metodologias
in silico nos estudos de potenciais candidatos a alvos drogáveis, bem como na
busca por novos agentes terapêuticos.