Análise do impacto da ligação de anestésicos no equilíbrio entre estados do canal Kv1.2 diretamente de simulações de flooding em altas concentrações

Abstract

Os anestésicos gerais são uma classe de drogas fundamentais para a medicina, mas apesar de serem utilizados há mais de dois séculos, o mecanismo molecular da anestesia geral permanece desconhecido. A dificuldade de esclarecer essa questão se deve ao fato de eles produzirem efeitos sistêmicos semelhantes, mas não apresentarem uma estrutura molecular parecida. Uma das teorias que surgiram para explicar esse fenômeno é a perturbação do equilíbrio entre os estados das proteínas devido à ligação do anestésico, em que a probabilidade de ocorrência de cada conformação depende da energia de ligação do anestésico com cada estado. Para investigar essa perturbação do equilíbrio conformacional, o canal dependente de voltagem Kv1.2 foi escolhido por possuir as conformações abertas e fechadas caracterizadas, e por dados de eletrofisiologia mostrarem respostas diferentes ao sevoflurano, que ativa o canal, e ao propofol, que não aparenta alterar sua atividade, oferecendo assim um controle negativo para as análises. Simulações de flooding em altas concentrações, um método computacional em que o canal é equilibrado na presença de um meio saturado com ligantes que interagem com a proteína em múltiplas regiões degeneradas a taxas reversíveis e finitas, foram realizadas para obter a densidade de probabilidade espacial ρ(R) de sevoflurano e propofol com o canal Kv1.2 nos estados aberto e fechado. As probabilidades de ocupância foram, então, comparadas com curvas obtidas por meio de um toy model baseado em um arcabouço teórico. As funções de partição para os estados aberto e fechado foram, então, calculadas a partir dos histogramas do modelo e usadas para estimar a probabilidade de abertura dependente de voltagem ρo(V) do Kv1.2 na presença desses anestésicos. A metodologia foi capaz de mostrar que o sevoflurano tem maior afinidade pela conformação aberta, enquanto o propofol tem afinidade muito semelhante pelos dois estados. Esse resultado está em concordância com os dados experimentais e favorece a hipótese da interferência direta no equilíbrio conformacional dos canais pelos anestésicos. Por fim, o estudo visou examinar o estado de ligação canal-anestésico usando uma metodologia que fosse capaz de descrevê-lo e que possuísse uma análise simples e eficiente.