Modelado molecular de enzima 6-Fosfogluconato de Deshidrogenasa de Leishmania (Leishmania) mexicana y su aplicación en el diseño racional de fármacos contra la Leishmaniasis

Abstract

Resumen La 6-fosfogluconato deshidrogenasa (6-PGDH) es la tercera enzima de la ruta de las pentosas fosfato y ha mostrado ser esencial en la generación del poder reductor en forma de Nicotinamida Adenina Dinucleotido Fosfato (NADPH) que protege al parásito contra estrés oxidativo; razón por la que es considerada como un potencial blanco terapéutico. Estructuralmente la 6-PGDH es homo-dimérica y se ha relacionado el número de interacciones entre ambas sub-unidades con su estabilidad cinética en Kinetoplastidas. En la forma cristalina de Tripanosoma brucei se han identificado cinco puentes salinos que ayudan a mantenerlas unidas para formar el dímero: puente 1 R459 → E134, puente 2 E477 → K139, puente 3 E463 → R259, puente 4 R464 → D246 y puente 5 D466 → H255. Las enzimas 6-PGDH de Tripanosoma cruzi y Leishmania (Leishmania) mexicana son inestables y no se encuentran cristalizadas. En L. (L.) mexicana un cambio en la secuencia de aminoácidos resulta en la pérdida del puente 2, mientras que en T. cruzi cambios puntuales en dos aminoácidos de su secuencia originan la ausencia de los puentes 3 y 4, los mismos que al ser restituidos mediante experimentos de mutagénesis sitio-dirigida dan como resultado una enzima doble mutante estable.En este trabajo se realizó el modelaje molecular de la enzima 6-PGDH de L. (L.) mexicana y T. cruzi, y sus correspondientes enzimas mutadas in silico, a objeto de evaluar mediante dinámica molecular el comportamiento de los residuos que forman los pares iónicos de interés. El análisis estructural en base a las trayectorias obtenidas ha permitido encontrar argumentos para explicar la inestabilidad de la 6-PGDH en Kinetoplastidas en relación con la ausencia de algunos puentes salinos y su ubicación en la estructura tridimensional de la enzima. Los resultados muestran que el puente 2 parece ser esencial en la actividad catalítica ya que en la estructura de la 6-PGDH se ubica en la entrada al sitio activo, enlazando ambas sub-unidades del dímero mediante los últimos residuos del tallo (extremo C-terminal). En esta enzima la pérdida del par iónico 2 también incide en los pares 3 y 4, siendo interacciones que no pueden clasificarse como puentes salinos en el sentido estricto, como consecuencia de la variabilidad encontrada para sus conformaciones respecto a la larga distancia entre residuos involucrados. Este hecho tiene influencia directa en la constitución del sitio activo, ya que si el par encargado unir las sub-unidades para cerrar la cavidad no existe o se alarga podría ocasionar la apertura de la cavidad por donde se posiciona el sustrato para la catálisis.La obtención de un modelo tridimensional validado para la enzima de L. (L.) mexicana permitió realizar el barrido virtual en base al receptor de una librería química, que fue construida por similaridad estructural con inhibidores de altos porcentajes de inhibición ensayados experimentalmente para la 6-PGDH de T. brucei. Mediante esta aproximación se encontraron tres compuestos (1, 3, 5) con propiedades ADME tipo fármaco, que muestran mayor afinidad por la enzima de L. (L.) mexicana en comparación a su contraparte humana. Las diferencias encontradas para la cavidad de la enzima en parásito y humana pueden seguir explotándose en el diseño racional de fármacos contra la leishmaniasis, en particular el hallazgo de la influencia del tallo en la cavidad y la interacción con los residuos Y194, R454 y H460 que pertenecen a la otra sub-unidad y son los encargados de anclar el sustrato al sitio activo. Palabras clave: 6-Fosfogluconatodeshidrogenasa 6-PGDH, Leishmania, puente salino, ruta de las pentosas fosfato, barrido virtual.