Predicción computacional de la estructura terciaria de la enzima 5α-reductasa tipo II humana y estudio de su acoplamiento molecular

El cáncer de próstata (CP) y la hiperplasia prostática benigna (HPB) son las principales patologías que afectan a la próstata cuya ocurrencia en la población masculina mayor de 45 años ha aumentado en la última década. Al ser enfermedades de una alta incidencia y mortalidad, cada día se destinan más esfuerzos para estudiar sus tratamientos, con el fin de mejorar la calidad de vida de los afectados. La HPB es la más común entre las dos enfermedades. En la actualidad su tratamiento se lleva a cabo teniendo en cuenta las guías de la Asociación Americana de Urología, por medio de su algoritmo que clasifica a la enfermedad y ayuda a la elección de su tratamiento ya sea farmacológico o quirúrgico. Los principales andrógenos endógenos son la testosterona (T) y la 5α-dihidrotestosterona (DHT) que tienen actividades sexuales y anabólicas, además de controlar el desarrollo y mantenimiento de órganos como las vesículas seminales, el pene y la próstata, entre otros. En la próstata, la T es reducida enzimáticamente a DHT por la 5α-reductasa tipo II (5αR-II), siendo este metabolito el responsable de su agrandamiento. Por esta razón, la inhibición de la 5αR-II constituye un blanco de acción clave para el tratamiento de la HPB. Dentro de los fármacos para tratar a la HPB se encuentran los inhibidores de la 5αR como la finasterida y la dutasterida, que aunque son muy efectivos se les ha asociado una serie de eventos adversos relacionados con la función sexual masculina. Por lo tanto, la búsqueda y diseño de inhibidores de 5αR-II novedosos potencialmente con menores efectos adversos se encuentra justificada. En este sentido, el diseño de fármacos asistido por computadores o in silico constituye una herramienta valiosa para encontrar compuestos potencialmente bioactivos. A través de la estrategia de docking o acoplamiento molecular se pueden encontrar compuestos que se adapten tanto geométrica como químicamente a una determinada cavidad (sitio activo) de una diana biológica siendo esto representativo de su potencial actividad por la misma. Sin embargo, para llevar a cabo esta estrategia, es necesario conocer la estructura tridimensional (3D) de la diana de interés. Cabe mencionar que a la fecha, no se conoce la estructura 3D de la 5αR-II humana, por lo tanto, el presente trabajo tuvo como objetivo su modelado in silico partiendo de su secuencia de aminoácidos conocida, empleando técnicas de modelado por homología y por plegamiento (threading). A partir del alineamiento de la secuencia de aminoácidos conocida de la 5αR con las proteínas de la base de datos del Protein Data Bank (PDB) en el programa BLAST, se determinaron las plantillas proteicas (1MG7, 1J0A, 1UTH, 3BUR, 3BUV, 4QUV) para el modelado, mismo que se llevó a cabo en el programa computacional MODELLER y las plataformas informáticas I-TASSER y PHYRE2. Se construyeron un total de doce modelos que fueron validados mediante las plataformas QMEAN, ProQ y el gráfico de Ramachandran. A estos modelos se les determinó el sitio catalítico, representativo de las regiones de mayor accesibilidad y probabilidad de unión a la T, mediante una estrategia de acoplamiento molecular amplio (blind docking) con AutoDock 4.6 y una estrategia de acoplamiento molecular fino (en el programa SiteMap) entre la T o los inhibidores y los doce modelos 3D construidos. Se determinó que el sitio catalítico se encuentra en la región comprendida entre los aminoácidos histidina 230 a 232 de la estructura proteica concordando con el sitio catalítico previamente establecido por mutagénesis experimental. El modelo ITA3BUR, construido por la estrategia de plegamiento (threading) en el programa I-TASSER, empleando como plantilla proteica a la enzima 5β-reductasa (3BUR) de origen humano resultó un modelo válido de la estructura 3D de la 5αR. Adicionalmente, se determinó que el modelo ITA3BUR se une de una manera energéticamente más favorable tanto al sustrato endógeno como a los inhibidores adicionando elementos para considerarlo en una aproximación teórica válida a la estructura tridimensional de la 5αR-II humana.

• Autores: Camacho Casas, Norman David
• Fecha de publicación: 2016
• Institución: Universidad Nacional de Colombia
• Repositorio: Universidad Nacional de Colombia
• Idioma: spa
• OAI Identifier: oai:repositorio.unal.edu.co:unal/56558
• Acceso en línea: https://repositorio.unal.edu.co/handle/unal/56558; http://bdigital.unal.edu.co/52373/
• Palabra clave: 5 Ciencias naturales y matemáticas / Science; 54 Química y ciencias afines / Chemistry; 5α-reductasa (5αR); Acoplamiento molecular; Antiandrógenos; Hiperplasia prostática benigna (HPB); Modelado molecular; Homología; Plegamiento; Molecular docking; Antiandrogens; Benign prostatic hyperplasia (BPH); Molecular modeling; Homology; Threading
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