Análise molecular e quântica dos modos e afinidades de ligação da melatonina e seus análogos com receptores MT1 e MT2
Dinâmica Molecular; DFT; Distúrbio do Sono; MFCC; Receptores de Melatonina; Ancoragem Molecular
Atualmente, observa-se no mundo uma elevada prevalência de distúrbios do sono, afetando cerca de 30% da população mundial. Intervenções terapêuticas e não-terapêuticas estão disponíveis para tratamento de tais distúrbios. Entre as intervenções terapêuticas as mais usadas - por fornecerem maior eficácia - envolvem o uso de benzodiazepínicos (BDZ) e não-benzodiazepínicos (n-BZD), entretanto os efeitos adversos observados com o uso dessas classes de fármacos levantam questionamentos quando à seu uso ampliado. Como opção ao uso dessas classes de medicamentos, tem-se os fármacos que atuam nos receptores de melatonina MT1 e MT2. Essas proteínas são receptores acoplados à proteína G que medeiam os efeitos da melatonina, um hormônio envolvido nos ritmos circadianos e outras funções fisiológicas. Compreender as interações moleculares entre esses receptores e seus ligantes é crucial para o desenvolvimento de novos agentes terapêuticos com menores efeitos adversos que àqueles observados com o uso de BZD e n-BZD. Neste estudo, usamos ancoragem molecular, simulações de dinâmica molecular (DM), cálculos híbridos (QM/MM) e cálculo de mecânica quântica para investigar os modos e afinidades de ligação de três ligantes dos receptores MT1 e MT2: melatonina (MLT), ramelteona (RMT) e 2-fenilmelatonina (2-PMT) com ambos os receptores. Com base nos resultados, foi possível obter complexo da MT1 e MT2 com a MLT, ainda não disponível experimentalmente. Análise de QM/MM e QM apontaram que os modelos de complexos formados com a MLT possuem afinidades condizentes que dados da literatura. Juntamente com a análise de QM das estruturas com a RMT e 2-PMT experimentalmente resolvidas, identificamos aminoácidos-chave que contribuíram para as interações receptor-ligante, como Gln181/194, Phe179/192 e Asn162/175, que são conservados em ambos os receptores. Além disso, descrevemos novas interações importantes com Gly108/Gly121, Val111/Val124 e Val191/Val204. Nossos resultados fornecem insights sobre os determinantes estruturais e energéticos do reconhecimento receptor-ligante e sugerem potenciais estratégias para o desenho de moléculas mais otimizadas. Este estudo aprimora nosso entendimento das interações receptor-ligante e oferece implicações para o desenvolvimento de futuros fármacos.