Búsqueda de agentes moduladores del canal de protones hHv1 mediante cribado virtual basado en la estructura

Abstract

El canal de protones humano dependiente de voltaje (hHv1) es un canal iónico altamente selectivo, que juega un papel fundamental en diferentes procesos fisiológicos y patológicos.El objetivo principal de mi proyecto de investigación es la búsqueda de moduladores del canal, utilizando como técnica computacional el cribado virtual basado en la estructura. Para ello, nuestro grupo de investigación construyó inicialmente un modelo por homología del canal, en el cual se identificaron dos sitios reportados: el sitio de unión de ATP1 descrito recientemente por nuestro grupo y el sitio de unión de moléculas pequeñas descrito por Zhang et al.2En primer lugar, para abordar el sitio de ATP se realizó un muestreo de dicha región mediante un análisis sobre las dinámicas moleculares realizadas sobre el modelo del canal en ausencia y en presencia del ATP, reflejando así el efecto de induced fit en la proteína. El análisis se realizó utilizando el software de predicción de pockets DoGSiteScorer, y se consideraron el volumen del sitio y su score de drogabilidad para la elección de las conformaciones. Por otro lado, se construyó y curó una base de datos denominada ATP-like realizando una búsqueda por scaffold de análogos de purinas. Otra metodología implementada fue la búsqueda por similaridad, identificando compuestos con 70% de similaridad con el ATP o el ADP. Se seleccionaron las moléculas que contenían 3 o 2 fosfatos sin ninguna modificación estructural. Para el cribado se utilizó un protocolo de docking rígido mediante el algoritmo de Autodock4 GPU.En segundo lugar, para abordar el sitio reportado por Zhang y col., a partir de la dinámica molecular en ausencia de ATP se realizó un agrupamiento usando el algoritmo k-means y se seleccionaron 10 conformaciones representativas del blanco. Mediante el software DogSiteScorer, se encontraron 2 conformaciones donde el sitio presenta un alto score de drogabilidad. Adicionalmente, se utilizó la estructura experimental PDB-ID: 5OQK sobre la cual se realizó un análisis de los pockets drogables en las 10 conformaciones de RMN del canal utilizando nuevamente DoGSiteScorer. Luego, se seleccionó la estructura que obtuvo un mejor score de drogabilidad e incluyó el mayor número de los residuos validados del sitio dentro del pocket. Como base de datos a cribar en este sitio se utilizó DrugBank 5.1.11. En este caso, para las simulaciones de docking también se utilizó AutoDock4 GPU, donde se trató el residuo S219 como flexible, dada su relevancia para la interacción con los inhibidores reportados por Zhang y col.Luego del análisis de los resultados obtenidos, y de la inspección visual de los mejores candidatos, se seleccionaron 3 hits para el sitio del ATP y 5 hits para el sitio de Zhang y col. los cuales serán evaluados experimentalmente por la técnica de patch-clamp.1 Llanos, M. A. et al. J. Chem. Inf. Model. 62, 3200–3212 (2022).2 Zhang, Q. et al. Cell Res. 32, 461–476 (2022).