Estudo estrutural in silico do inibidor de proteases BTCI em complexo com a tripsina e quimotripsina e efeito anticarcinogênico deste inibidor nanoestruturado

Abstract

O inibidor de tripsina e quimotripsina extraído de sementes do feijão-de-corda Vigna unguiculata (BTCI) é uma proteína com elevado potencial biotecnológico. Desde o combate às pragas de lavoura, como o bicudo-do-algodoeiro, até o controle da homeostase no sistema renal, o BTCI se mostra um promissor agente. Todavia, nos últimos anos tem sido explorada principalmente sua atividade anticarcinogênica. Estudos recentes demonstraram que este inibidor induz efeitos citotóxicos e citostáticos em células de adenocarcinoma mamário invasivo e não invasivo. O que realça ainda mais sua viabilidade nesse contexto é o fato de, concomitantemente a estas consequências para células neoplásticas, células sadias não serem afetadas. Com isso, o BTCI se mostra um agente com potencialidade ainda mais pronunciada ao não manifestar os efeitos adversos advindos de tratamentos quimioterápicos. Neste sentido, um dos objetivos do presente trabalho foi encapsular o BTCI em nanopartículas de quitosana a fim de maximizar sua conjugação com as células tumorais. Uma das possíveis rotas bioquímicas na qual o BTCI atua ao adentrar estas células é a da degradação proteica proteassômica mediante ubiquitinação. Ancorando-se ao proteassoma 20S, inativa-o, tornando inviáveis as células neoplásticas. A interação BTCIproteassoma se dá em sítios semelhantes aos da tripsina e quimotripsina. Entretanto, ainda não há uma descrição clara do mecanismo químico que ocorre quando dessa ligação, dado que, pelo grande tamanho do proteassoma, estudos experimentais e computacionais são por demais custosos. Sendo assim, objetivou-se também, por técnicas in sílico semi-empíricas utilizando as metodologias PM6-D3H4/COSMO e SCC-DFTB3-D3H4X/COSMO, aferir as principais interações que ocorrem quando da formação dos sistemas BTCItripsina e BTCI-quimotripsina, identificando os resíduos mais colaborativos destas três proteínas. Nos ensaios relativos à nanoestruturação do BTCI, observou-se que, contra células de MCF-7, as nanopartículas atenuavam os efeitos citotóxicos em comparação com aqueles relativos ao inibidor puro. Portanto, os resultados obtidos indicaram que, em estudos posteriores, o método de nanoestruturação deverá ser redesenhado. Por outro lado, os experimentos computacionais revelaram uma excepcional convergência em relação aos dados presentes na literatura. Em ambos os sistemas BTCI-tripsina e BTCI-quimotripsina, as rotinas computacionais foram capazes de identificar tanto os resíduos da tríade e do bolsão catalíticos quando os da cavidade oxiônica. Assim sendo, a rotina in sílico aqui adotada permitiu identificar os resíduos mais importantes para o mecanismo de inibição das proteases em questão pelo BTCI. Por fim, de modo igualmente eficaz, esta abordagem evidenciou a importância energética das moléculas de água para a ancoragem do BTCI à tripsina – fato também já previsto pela literatura. Portanto, os resultados deste trabalho mostraram que a metodologia semiempírica utilizada foi adequada para o estudo das interações químicas existentes no nos sistemas formados pelo BTCI e pelas serinoproteases tripsina e quimotripsina. A partir disso, ensaios posteriores poderão ser formulados para o entendimento do sistema BTCI-proteassoma - visto que os sítios reativos são semelhantes àqueles das proteases -, esclarecendo o mecanismo inibitório de células tumorais por parte do BTCI.