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Triagem virtual revela novos inibidores de enzima relacionada com inflamação e proliferação celular
Descoberta pode impulsionar estudos sobre os papéis biológicos da h15-LOX-2 e o desenvolvimento de novos fármacos para tratar doenças como aterosclerose e câncer
A expressão da enzima h15-LOX-2 em macrófagos, pele, córnea, pulmões, raízes capilares e próstata já havia sido descrita na literatura. Agora, pesquisadores do Cepid Redoxoma encontraram novos inibidores com estrutura semelhante a medicamentos que atuam regulando a atividade da enzima – Imagem: reprodução / Journal of Medicinal Chemistry / CC BY 4.0
Pesquisadores do Cepid Redoxoma identificaram novos inibidores da enzima 15-lipoxigenase-2 humana (h15-LOX-2) por meio de triagem virtual. Essa enzima desempenha papéis importantes em processos inflamatórios e metabólicos, além de contribuir para a homeostase celular. A descoberta pode abrir novos caminhos para investigar as funções biológicas dessa enzima e também aspectos dela envolvidos no adoecimento, além de fornecer candidatos promissores para novos fármacos.
“Apesar de a h15-LOX-2 ter um papel potencial como alvo biológico, ela tem sido muito pouco explorada com essa finalidade. Nosso trabalho contribui com novos inibidores que têm diversidade estrutural entre si e em relação a inibidores já descritos na literatura. E, além disso, eles apresentam propriedades fármaco-similares, segundo as predições baseadas em modelos computacionais”, afirmou Lucas G. Viviani, principal autor do artigo publicado no Journal of Medicinal Chemistry. Viviani é pós-doutorando no Laboratório de Lipídeos Modificados e Bioquímica Redox do Instituto de Química (IQ) da USP, com a supervisão da professora Sayuri Miyamoto.
A h15-LOX-2 pertence à família das lipoxigenases (LOXs), enzimas que catalisam a oxidação de ácidos graxos poli-insaturados, formando hidroperóxidos específicos. Em seres humanos, seis isoformas de LOX têm papéis especializados em diferentes tecidos, regulando processos como inflamação, proliferação das células e no equilíbrio intracelular. A h15-LOX-2 é expressa predominantemente em macrófagos, pele, córnea, pulmões e próstata, onde catalisa a conversão do ácido araquidônico em um composto que influencia significativamente respostas inflamatórias e celulares. Estudos anteriores já demonstraram que a h15-LOX-2 regula a senescência celular (quando as células param de crescer e se dividir), atua na regulação do colesterol e tem um papel no desenvolvimento da aterosclerose (acúmulo de gordura e inflamação) das artérias carótidas.
“Na cascata de inflamação, a h15-LOX-2 é uma das poucas enzimas capazes de atuar sobre lipídios complexos. Escolhemos estudar essa enzima também por suas particularidades em termos de atividade enzimática,” afirmou Miyamoto.
Triagem virtual e validação experimental
A triagem virtual é uma técnica que emprega métodos computacionais para selecionar compostos com potencial atividade biológica em grandes bancos de dados. Neste estudo, os pesquisadores partiram de um banco contendo 8 milhões de compostos pré-filtrados para propriedades fármaco-similares, considerando fatores como absorção, distribuição, metabolismo, excreção e toxicidade. Em seguida, aplicaram filtros sequenciais baseados em diferentes abordagens metodológicas, para simplificar o processo.
“Uma vantagem desse método é que mesmo compostos que compartilham o mesmo formato podem apresentar estruturas diferentes. Como um dos nossos objetivos era selecionar compostos estruturalmente diferentes dos inibidores já existentes, essa etapa foi fundamental para o sucesso de nossa abordagem”, explicou Viviani.
Os cientistas usaram o método de docking, que simula como os compostos se ligam no sítio ativo da enzima, e analisaram os resultados por inspeção visual. Após a triagem e os ensaios enzimáticos para avaliar sua atividade inibitória, dois inibidores foram identificados como os mais potentes e selecionados para otimização posterior.
“O que nos surpreendeu foi observar experimentalmente que esses dois compostos tiveram um mecanismo de inibição do tipo misto. Isso significa que, possivelmente, esses compostos, além de se ligarem à enzima livre, também poderiam se ligar ao complexo enzima-substrato”, afirmou Viviani.
Para realizar os ensaios enzimáticos em laboratório e validarem experimentalmente os resultados obtidos por triagem virtual, os pesquisadores expressaram e purificaram a enzima h15-LOX-2 em colaboração com o grupo do pesquisador Luis Netto, do Instituto de Biociências (IB) da USP e membro do Cepid Redoxoma.
Papéis fisiológicos e no adoecimento
Os papéis fisiológicos específicos da h15-LOX-2 ainda estão sendo investigados. A enzima está envolvida na biossíntese de mediadores lipídicos inflamatórios e na formação de placas ateroscleróticas. Estudos indicam que a expressão da enzima é significativamente maior em lesões ateroscleróticas da artéria carótida humana em comparação com artérias saudáveis. Além disso, evidências apontam para uma possível associação entre a h15-LOX-2 e o desenvolvimento de determinados tipos de câncer.
No câncer de próstata, por exemplo, a enzima parece suprimir a formação de tumores. “Estudos mostram que, em células saudáveis da próstata, a h15-LOX-2 é expressa em nível constitutivo, enquanto em células tumorais sua expressão é reduzida. Várias evidências apontam um papel de supressor tumoral dessa enzima,” afirmou Thais S. Iijima, estudante de mestrado e coprimeira autora do artigo.
Além disso, a h15-LOX-2 e outras enzimas LOX podem estar envolvidas na ferroptose, uma forma de morte celular dependente de ferro associada à peroxidação lipídica. Nesse caso, a inibição da enzima poderia ser benéfica.
A enzima também pode estar relacionada com a regulação da senescência celular em células epiteliais e desempenhar um papel na homeostase do colesterol em macrófagos, conforme descrito em estudos recentes.
“De uma forma geral, há poucos estudos sobre a h15-LOX-2. Os inibidores são importantes, porque com eles é possível manipular a atividade da enzima em células, o que ajudaria a entender melhor seu papel biológico,” afirmou Miyamoto.
Agora, os pesquisadores planejam propor alterações estruturais nos compostos identificados, para aumentar sua potência inibitória. Miyamoto enfatizou que mais testes são necessários. “Além de melhorar a eficiência, os inibidores precisam ser testados em células e modelos animais para confirmar que eles atingem a enzima-alvo e agem como pretendido.”
O artigo Identification of Novel Human 15-Lipoxygenase-2 (h15-LOX-2) Inhibitors Using a Virtual Screening Approach pode ser lido aqui. Saiba mais no site do Redoxoma.
*Da Assessoria de Comunicação do Redoxoma, adaptado por Tabita Said
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