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Departamento de Ciencia y Tecnología
http://mgl.scripps.edu/people/goodsell/
Laboratorio de Farmacología Computacional
Diseño Racional de fármacos
Screening Virtual de pequeñas moléculas
Juan Manuel [email protected]
Servicio de Virosis Congénitas, Perinatales y de Transmisión SexualANLIS-INEI-”Dr Carlos G.Malbran”
Departamento de Virología
¿Cual es el camino habitual en el descubrimiento/desarrollo de un nuevo fármaco?
-Serendipia-Busqueda por screening in vitro (High-throughput screening)-Busqueda screening in silico (Virtual Library Screening)
High-throughput screening(Tamizado de alto rendimiento)
3000 molec./semana Se deben probar todas las moléculas
Virtual Library Screening VLS
Técnica in-silico Técnica de simulación y cómputo mediante software
Evalúa interacción entre una macromolécula diana y una enorme biblioteca de moléculas orgánicas.
Requiere
- Contar con estructura 3D de la macromolécula diana.- Definir la zona específica de interacción.
Ventajas
- Reduce tiempo y costo en el descubrimiento de nuevas drogas
Diseño Racional por Virtual Library Screening (VLS)
Búsqueda y diseño de pequeñas moléculas (Compuestos orgánicos de bajo peso molecular (< 900 daltons - Regla de cinco de Lipinsk)
Actividad buscada
- Interferir el reconocimiento/unión entre macromoléculas: - Modulador una cascada de señalización
Sitios de interés
- Sitios activos- Sitios de regulación alostérica- Sitios de oligomerización- Sitios de unión proteína-proteína - Sitios de union proteinas-DNA/RNA
1.3 M = 1*106 = 1.300.000
molec./semana -Se seleccionan las de mejor
score.-Disponible al investigador
3000molec./semana
-Se deben probar todas las moleculas
-Dificil acceso al investigador
Virtual Library Screening
Reducir tiempo y costo en el descubrimiento de nuevas drogas
High-throughput screening
Biblioteca de drogas-PubChem - CCD - ZINC-NCI -ACD - chEBI -Drug Bank
Bibliotecas estructurales-Protein Data Bank (PDB)-Uniprot
Screening VirtualCompuestos obtenidos
1.3 Mmolec./semana
Filtros
-ADME/tox Models-Absorcion intestinal
-Unión a proteinas de suero-Solubilidad
-Barrera hemato/encefálica
Diagrama de trabajo
Objetivo de la estrategia racional de fármacos
Interrumpir/modular reconocimiento/interacción de dos macromoléculas con el fin de modular su función natural
- Proteína-Proteína (Receptores, Sitios de oligomerización, Transportadores, Proteasas, Canales iónicos)
- Proteína-Ácido Nucleico (Polimerasas, helicasas, Fact ribosomales, RT, Integrasas, Factores de transcripción)
http://pdb101.rcsb.org/motm/92
Estrategia racional para antivirales
ObjetivoBloquear/modular alguna de las vías naturales
de infección
Estrategia racional para antivirales
Objetivo
- Interrumpir un mecanismo /valor terapéutico- Conocer un mecanismo biológico
Interactoma
Desde 1963, se han aprobado 90 drogas, en 9 enfermedades infecciosas virales
HIV, HBV, HCV, HSV, CMV, VZV,, HPV, FLU
Antivirales
Antivirales/ Herpes
Ejemplo 1- Inhibidor de la proteína PB2 de Influenza
FLU: 3.000.000-5.000.000 casos anuales (250.000 y 500000 muertes)
Blanco antivirales en FLU: HA, N1, M2, NS1, Polimerasa (PA, PB1, PB2)PB2: Dominio CDB, muy conocido en estructura y función. Su inhibición suprime el crecimiento y la transcripción de proteínas virales
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0166354216305848
Determinacion de sitio de interes dentro de la macromolecula:- DoGSiteScorer (http://dogsite.zbh.uni-hamburg.de/)- LIGSITEcsc (http://projects.biotec.tu-dresden.de/pocket/)
Ligandos- SPECS library
(21,351 molecules - http://zinc.docking.org/catalogs/specs/)
Ejemplo 1- Inhibidor de la proteína PB2
Metodo- VLS- Clonación de PB2 en plásmido de expresión- Dicroismo Circular (ver conformación adecuada)- Ensayo de resonancia en placa (interacción PB2 y la droga)- Ensayo de citotoxicidad en células MDCK- Ensayo de reconstitución de RNP (PB1-PB2-PA-NP-NSLuci-GFP):Inhibicion de RNP. EC50)- Ensayo de reducción de placa (EC50)
Ejemplo 1- Inhibidor de la proteína PB2 de Influenza
Ejemplo 2 Inhibidor de EBNA1 de EBV
EBNA1-641aa-Rol esencial en latencia de EBV e inmortalización de linfocitos B.-Dimero estable que se une a DNA (C-terminal 459-607) Dos sitios de interacción a DNA
Cristalografia recien disponible
J Comput Aided Mol Des (2016) 30:285–303
J Comput Aided Mol Des (2016) 30:285–303
- Determinacion de posibles sitios drogables: - Analisis de 2381 compuestos probados
previamente para inhibir union EBNA1-DNA- Encontraron que el compuesto 1452563 se une al sitio primario
Ejemplo 2 Inhibidor de EBNA1 de EBV
Ejemplo 3: Inhibidor de Glicoproteina de HCV
-NS3/4A protease inhibitors-NS5A protein inhibitors-NS5B polymerase in-hibitors nucleoside/nucleotide type-NS5B polymerase inhibitors of the nonnucleoside type
Receptor: CD-81 (prot de transmembrana)Interacciona con la glicoproteina E2
http://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0111333
- Screening de 1715 moleculas- Se probaron experimentalmente 34- Uno de ellos bloqueo la infeccion
en celulas Huh-7
Ejemplo 3: Inhibidor de receptor de Glicoproteina E2 de HCV
Ejemplo 4 : Inhibidor del receptor de VP1 de JC
En Inmunosuprimidos:
Leucoencefalopatia multifocal progresivaTropismo: Astrocitos-OligodendrocitosMuerte en 6-16 meses
http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/psc.2731/abstract;jsessionid=152B77995636F4F70C0D9F583487647F.f02t03
Ejemplo 4 : Inhibidor del receptor de VP1 de JC
Método:- VLS- Expresion de VP1- Union VP1-Droga (Hipotesis 1)- Ensayo NMR- Ensayo de infección viral (Hipótesis 2)
http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/psc.2731/abstract;jsessionid=152B77995636F4F70C0D9F583487647F.f02t03
Ejemplo 5 : Inhibidor de la proteasa NS2B-NS3 de ZIKV
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0166354217301754
Métodos:-VLS- 8227 compuestos (DrugBank-Drug repurposing programmes)- Expresión proteasa recombinante: Inhibición proteasa- Ensayo de infección viral- Reducción en placa
Drug repurposing programmes: Drogas ya probadas en humanos por otros estudios pero abandonadas por falta de efectividad en su propuesta inicial
Ejemplo 6 : Inhibidor NS5 de Dengue
Ejemplo 7: Inhibidor de Interleukina 18
Ejemplo 8: Inhibidor TLR
Ejemplo 9: Inhibidor IdeR de Mycobacterium Tuberculosis
IdeRProt regulatoria de Fe++ intracelularKnockout del gen ideR da un fenotipo atenuado
Estrategia inhibidores de proteínas huésped
PML nuclear bodies: Regulan inmunidad innata durante la infección viral. Defensa contra una variedad de virus DNA y RNA.
PRR: Pattern Recognition Receptors (TLRs, RIGs): Respuesta inmune innata
NPC: Nuclear pore complex
Canales iónicos
Microtúbulos y actina
CRM: Chromosomal Region Maintenance (exportacion de rRNA, snRNa, mRNA)
Links de interes
Protein Data Bankhttps://www.rcsb.org/pdb/home/home.dohttp://www.uniprot.org/
Bibliotecas de drogas-Bioinformáticahttps://www.click2drug.org/index.html
Biología de los virushttp://viralzone.expasy.org/
Interactoma Huesped-Virushttp://virhostnet.prabi.fr/
Bioinformáticahttps://www.expasy.org/
Ilustracioneshttps://pdb101.rcsb.org
Departamento de Ciencia y Tecnología
http://mgl.scripps.edu/people/goodsell/
Laboratorio de Farmacología Computacional
Diseño Racional de fármacos
Screening Virtual de pequeñas moléculas
Juan Manuel [email protected]
Servicio de Virosis Congénitas, Perinatales y de Transmisión SexualANLIS-INEI-”Dr Carlos G.Malbran”
Departamento de Virología