TQF_AulaPratica_PDB

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INSTITUTO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE 
CURSO DE FARMÁCIA 
TECNOLOGIA QUÍMICO-FARMACÊUTICA 
 
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Tecnologia Químico-Farmacêutica – Prof. Dr. Luciano da Silva Momesso 
 
 
 
 
AULA PRÁTICA: 
PLANEJAMENTO DE FÁRMACOS BASEADO NA ESTRUTURA DO RECEPTOR 
 
 
INTRODUÇÃO 
 
O Protein Data Bank (PDB) é um banco de dados internacional para estruturas 3D de 
macromoléculas (proteínas, enzimas, fármacos, ligantes, ácidos nucléicos e etc.), de acesso 
gratuito. Atualmente existem neste banco de dados em torno de algumas dezenas de milhares de 
compostos cujas estruturas 3D já foram determinadas. 
Uma importante proteína que pode ser encontrada no PDB é a protease do vírus HIV-1. Esta 
enzima é responsável pela maturação da partícula viral, e sua inibição terapêutica resulta em vírus 
não infecciosos. Existem diversos inibidores da protease do HIV-1 em uso terapêutico, dentre os 
quais podemos citar o saquinavir, o indinavir, o nelfinavir e o ritonavir. 
A protease do HIV-1 é uma aspártico-protease homodimérica. Em outras palavras, é uma 
enzima que utiliza como nucleófilos moléculas de água ligadas à resíduos de ácido aspártico, sendo 
formada por duas sub-unidades idênticas, conforme demonstrado na Figura 1 para a protease 
complexada ao nelfinavir. 
Cada estrutura cristalográfica do PDB é descrita por um código de 4 caracteres, incluindo 
letras e números. Este código é único para cada estrutura 3D. As etapas da aula são as que se 
seguem: 
1. Entrar no site http://www.rcsb.org/pdb; 
2. Digitar o código 1OHR e clicar em search; 
3. Clicar ao lado direito do código 1OHR em Download files - PDB file (text) – save 
(salvar) o arquivo 1OHR.pdb na área de trabalho; 
Observação: Este arquivo contém todas as informações acerca da estrutura 3D da 
protease do HIV-1 complexada ao nelfinavir. Basicamente é um arquivo com 
coordenadas xyz, com uma linha para cada átomo da proteína. A extensão .pdb é 
padrão para os arquivos obtidos do Protein Data Bank; 
4. Uma vez salvo o arquivo, ele pode ser aberto no programa Swiss PDB Viewer 
(SPDBV). O atalho deste programa você vai encontrar na sua área de trabalho. 
5. Clique duas vezes sobre esse atalho e aperte run. Feche essa tela 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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6. Esta barra de menu será seu programa de comando: 
 
 
 
 
7. File/Open PDB File. Selecione o arquivo *.pdb que você salvou na área de trabalho e 
abra. De Ok, tantos quantos necessários e feche a tela branca (tela que demonstra as 
estruturas em .pdb formato texto e as correções feitas por esse programa) . Feito isto, 
poderá ser observada uma estrutura semelhante à que está na Figura 1, abaixo: 
 
 
Figura 1: Protease do HIV-1 complexada ao nelfinavir. 
 
8. A estrutura apresentada na Figura 1 é de difícil visualização. Para tornar mais fácil 
nossa tarefa de identificar o ligante e suas interações com a protease-alvo podemos 
utilizar a apresentação de fitas (cartoon). Para tal,vá na barra de comandos e clique 
em Wind/Control panel. Vai abrir uma janela de comando como a da figura abaixo. No 
control panel (figura ilustarda abaixo) clique com o botão direito do mouse sobre o 
comando show, todos os v desta coluna devem desaparecer, e no comando side faço 
o mesmo, observando o desparecimento do v na coluna respectiva ao comando. 
 
9. Ao fazer isto, a proteína desaparecerá. Agora execute o comando Select/All e, em 
seguida, clique com o botão direito do mouse sobre o comando ribn do control panel 
(a coluna deve ficar com os v, demostrando que foi selecionada). A proteína 
reaparecerá, agora na forma de fitas. Estas fitas ficam melhor apresentadas ao se 
executar os comandos (você vai encontar esse na barra de menu) Display/Render in 
solid 3D. 
10. Volte ao control panel com a barra de rolagem vá até o final e marque o resíduo 
1UN201, clicando com o botão esquerdo do mouse nas colunas show e side. Observe 
se o “v” ficou marcado nessa duas colunas. 
11. Após estes comandos você observará uma imagem semelhante à da Figura abaixo: 
 
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Figura 2: Protease do HIV-1 complexada ao nelfinavir, apresentada na forma de fitas (cartoon). 
 
12. O SPDBV permite manipular estruturas de macromoléculas, inclusive a caracterização 
das interações entre ligante e receptor. Manipule a estrutura, observe a simetria na 
enzima-alvo e os grupos funcionais do inibidor; 
Observação: segurando os dois botões do mouse ao mesmo tempo você pode arrastar 
o mouse para frente e para trás e observar que a figura se projeta na mesma direção 
na tela. Pode também girar a figura com o mouse, teste esses movimentos. 
13. Identifique os dois grupos hidroxila que o inibidor possui, conforme ilustrado abaixo na 
Figura 3: 
 
 
Figura 3: Identificação dos dois grupos hidroxila do nelfinavir. 
 
14. No Control Panel faça a seguinte marcação para os resíduos Asp25 (note que há dois 
resíduos com a mesma numeração, um para a cadeia A e outro para a cadeia B): 
 
 
 
15. Após esta seleção você deverá ver uma imagem como a descrita abaixo, na Figura 4: 
 
 
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Figura 4: Interação de uma das hidroxilas do nelfinavir com os resíduos Asp25 da protease. 
 
16. Clique em Tools/Compute H-bonds; 
17. Identifique a hidroxila fenólica do nelfinavir; 
18. Clique no ícone com um círculo ao redor de um ponto: 
 
 
 
19. A seguir clique no átomo de oxigênio da hidroxila fenólica, e na janela que abrirá faça 
a seguinte seleção das opções e clique em ok: 
 
20. Você terá aproximadamente a seguinte visão (Figura 5), mostrando a interação da 
hidroxila fenólica do nelfinavir com o resíduo Asp30: 
 
 
Figura 5: Interação da hidroxila fenólica do nelfinavir com o resíduos Asp30 da cadeia A da 
protease. 
 
21. Volte ao site do PDB e baixe a estrutura de código 1HSI. Este arquivo também 
apresenta a estrutura da protease de HIV-1. Contudo, esta molécula não está 
 
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complexada a nenhum inibidor. Desta forma, a sobreposição da protease complexada 
à não complexada pode nos indicar se estão ocorrendo mudanças conformacionais 
associadas ao inibidor; 
22. Na barra de menu clique em file/open PDB file e abra a estrutura 1HSI junto à 1OHR. 
23. Vá ao control panel clique nesta barra e selecione as letras 
do .pdb que você quer trabalhar agora (ex. 1HSI). É importante observar que você vai 
trabalhar nessa control panel na figura que estiver aparecendo nessa barra. Da mesma 
maneira que você fez anteriormente desmarque as colunas show e side e selecione a 
coluna ribon, usando a mesma barra de menu. 
24. Em seguida, execute o comando, na barra de menu Fit/Magic Fit. Você obterá uma 
imagem semelhante à apresentada na Figura 6; 
25. Estas mudanças conformacionais em receptores associadas à complexação de 
ligantes são chamadas de Encaixe Induzido. No caso da protease, este processo 
ocorre na região denominada Flap da protease. 
 
 
 
Figura 6: Sobreposição da protease complexada ao nelfinavir à protease livre.