Búsqueda de compuestos inhibidores de la enzima dihidroorotato deshidrogenasa de Leishmania spp a través de estrategias de mecánica molecular

Abstract

La leishmaniasis es una enfermedad infecciosa causada por protozoos del genero Leishmania, los cuales son parásitos intracelulares obligados, siendo endémica en zonas tropicales y subtropicales. Esta patología se presenta en tres formas clínicas, leishmaniasis cutánea (LC), mucocutánea (LMC) y visceral (LV), donde la de más incidencia a nivel mundial es LC, con un reporte de 1,3 millones de casos nuevos al año. Como objetivo principal en esta investigación se pretende identificar inhibidores de la enzima dihidroorotato deshidrogenasa de Leishmania spp. involucrada en la biosíntesis de novo de pirimidinas. Esta proteína se incluyó en un tamizaje virtual empleando docking molecular contra una librería de aproximadamente 642.000 compuestos sintéticos. Del resultado del tamizaje virtual se encontraron moléculas que presentaron un buen puntaje en el docking. De este grupo de moléculas con buen puntaje, se seleccionaron cinco en base a su energía libre, para realizar simulaciones de dinámica molecular, lo cual permite generar complejos con una mejor ubicación y cálculos de energía libre de interacción por MM/PBSA. De los resultados obtenidos se dedujo que los complejos fueron estables durante las simulaciones y que el mejor compuesto, nombrado como CM4, tuvo una energía libre de unión de -93.180 KJ/mol, casi el doble del obtenido para dihidroorotato (DHO), el cual es el sustrato natural de esta enzima, con un valor de -50.653 KJ/mol. A partir de esta metodología se logra proveer 4 moléculas para posteriores evaluaciones experimentales in vitro e in vivo que sea más efectiva y menos toxica como alternativas para el tratamiento de la leishmaniasis.

Abstract: Leishmaniasis is an infectious disease caused by protozoa of the genus Leishmania, which are obligate intracellular parasites. Leishmaniasis is endemic in tropical and subtropical regions. There are three clinical forms of leishmaniasis: cutaneous leishmaniasis (LC), mucocutaneous (CML) and visceral (LV), wherein the most common worldwide is LC, with an incidence of 1.3 million new cases a year. The main objective of this research was to identify inhibitors of the enzyme dihydroorotate dehydrogenase (DHO) of Leishmania spp, which is an enzyme involved in de novo biosynthesis of pyrimidines. In order to achieve the aforementioned aim, it was run a molecular docking with a library of approximately 642,000 synthetic compounds. Then, based on the results of docking, five compounds were selected for their energy to perform simulations of molecular dynamics. The analysis of molecular dynamics allowed to generate complexes with a better location and calculations of interaction-free energy by MM/PBSA. Given the results of the MM/PBSA, it was possible to determine that the complexes were stable during the simulations and that the best compound was CM4 with a binding free energy of -93,180 KJ / mol, that it was almost twice of the obtained for the DHO substrate of the enzyme, with a value of -50,653. The used methodology provided more effective and less toxic molecules that can subsequently be evaluated in both, in vitro and in vivo assays as alternatives for leishmaniasis’ treatment.