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Laboratório de Cristalografia de Proteínas Grupo de Física Biológica FCFRP-USP

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  1. Desenho de fármacos baseado em estrutura de proteínas M. Cristina Nonato Laboratório de Cristalografia de Proteínas Grupo de Física Biológica FCFRP-USP Laboratório de Cristalografia de Proteínas Grupo de Física Biológica FCFRP-USP

  2. + Química Estérica - + - + - Estrutura Função Laboratório de Cristalografia de Proteínas Grupo de Física Biológica FCFRP-USP

  3. N C Estrutura de Proteínas: Primária sequência de aminoácidos Ligação peptídica Laboratório de Cristalografia de Proteínas Grupo de Física Biológica FCFRP-USP

  4. Os 20 L-aminoácidos V R G A I M R H L C Y K F E N W P Q D S Laboratório de Cristalografia de Proteínas Grupo de Física Biológica FCFRP-USP

  5. Laboratório de Cristalografia de Proteínas Grupo de Física Biológica FCFRP-USP

  6. Geometria de uma cadeia polipeptítica   Rígida e planar • - ângulo torsional entre os planos • definidos pelos átomos C-C- N e C- N-C Laboratório de Cristalografia de Proteínas Grupo de Física Biológica FCFRP-USP

  7. Estrutura de Proteínas: SecundáriaHélices • Mão direita • Repetição dos ângulos  e  • Ala, Leu, Glu • Hélice -  ( ABUNDANTE) •  = - 57o e =- 47o número de resíduos/volta = 3.6 Estabilizada por pontes de hidrogênio entre os grupos NH e CO da cadeia principal. O grupo CO interage com o NH 4 resíduos a frente ( sequencialmente) • Hélice – 310 ( PEQUENAS QUANTIDADES) •  = - 49o e =- 26o número de resíduos/volta = 3.0 Laboratório de Cristalografia de Proteínas Grupo de Física Biológica FCFRP-USP

  8. Val, Ile, Cys, Phe Até seis fitas Estrutura de Proteínas: SecundáriaFolhas  Estabilizada por pontes de hidrogênio entre os grupos NH e CO de diferentes fitas Laboratório de Cristalografia de Proteínas Grupo de Física Biológica FCFRP-USP

  9. Estrutura de Proteínas :Turns e loops • Gly (flexibilidade estérica), Asp, Pro • Responsáveis pela reversão da direção da cadeia polipeptídica • Superfície da proteína • Resíduos com carga • Sítios de reconhecimento dos anticorpos, da fosforilação, glicosilação e da hidroxilação Laboratório de Cristalografia de Proteínas Grupo de Física Biológica FCFRP-USP

  10. Estrutura de Proteínas: Terciária • Interações entre cadeia principal e cadeia lateral • Ligações covalentes – pontes dissulfeto • Ligãções de Hidrogênio entre: • NH´s e C=O´s • grupos amida e cadeias laterais • doador grupos OH, NH and SH e receptor C=0, O-, N, S and O groups • Interações de Van der Waals, não polares e entre anéis aromáticos • Ligação Iônica : Lys, Arg e His (+) e Asp, Glu(-) Laboratório de Cristalografia de Proteínas Grupo de Física Biológica FCFRP-USP Laboratório de Cristalografia de Proteínas Grupo de Física Biológica FCFRP-USP

  11. Estrutura de Proteínas: Quaternária • Oligomerização- subunidades • Interações Hidrofóbicas , polares, covalentes,... HIV-Protease Laboratório de Cristalografia de Proteínas Grupo de Física Biológica FCFRP-USP

  12. Genoma Estrutural • Cristalografia de raios-X • NMR – alinhamento do spin nuclear • SAXS ( baixo ângulo ) – máscara • Dicroísmo circular – absorção de luz - elementos de estrutura secundária • Fluorescência – absorção Triptofanos , Tirosinas • EPR – alinhamento dos spins eletrônicos • Modelagem Molecular Laboratório de Cristalografia de Proteínas Grupo de Física Biológica FCFRP-USP

  13. RELAÇÃO Fármaco X receptor RECEPTOR - + + + + Fármaco - - - + + “BONS INIBIDORES DEVEM APRESENTAR COMPLEMENTARIDADE QUÍMICA E ESTRUTURAL” Laboratório de Cristalografia de Proteínas Grupo de Física Biológica FCFRP-USP

  14. Desenho de fármacos baseado em estrutura de proteínas Abordagem racional Doenças estão associadas a eventos moleculares Validação Estrutura tridimensional Seletividade ALVO (S) Laboratório de Cristalografia de Proteínas Grupo de Física Biológica FCFRP-USP

  15. Desenho de fármacos baseado em estrutura de proteínas Sítio ativo Sítio de ligação do cofator Superfície da proteína (loop) ... SÍTIO(S) PARA INIBIÇÃO Laboratório de Cristalografia de Proteínas Grupo de Física Biológica FCFRP-USP

  16. Desenho de fármacos baseado em estrutura de proteínas Métodos experimentais Produtos naturais Química Combinatorial Banco de compostos (Indústria) Ensaios biológicos “High-Throughput screening” Composto (S) de partida ( inibidor ) Laboratório de Cristalografia de Proteínas Grupo de Física Biológica FCFRP-USP

  17. Desenho de fármacos baseado em estrutura de proteínas Métodos Computacionais “Docking” ( banco de estruturas ) QSAR ... selecionar e predizer conformação dos ligantes Composto (S) de partida ( inibidor ) Laboratório de Cristalografia de Proteínas Grupo de Física Biológica FCFRP-USP

  18. DOCKING Reconhecimento molecular ( químico e estérico) Campo de Força (Ex: Amber) Função de pontuação (energia) GRID Flexibilidade Laboratório de Cristalografia de Proteínas Grupo de Física Biológica FCFRP-USP

  19. Laboratório de Cristalografia de Proteínas Grupo de Física Biológica FCFRP-USP

  20. Química sintética Laboratório de Cristalografia de Proteínas Grupo de Física Biológica FCFRP-USP

  21. XK-263 inhibitor binding to HIV-1 Protease (1hvr) Laboratório de Cristalografia de Proteínas Grupo de Física Biológica FCFRP-USP

  22. Sialic acid binding to Hemagglutinin (4hmg) Laboratório de Cristalografia de Proteínas Grupo de Física Biológica FCFRP-USP

  23. Alvo Estrutura 3D do alvo Produtos naturais Screening de compostos de partida Química combinatorial Docking Ab initio Banco de dados de compostos Estrutura alvo + inibidor Sítios e modo de ligação Química sintética Alterações no inibidor Modelagem teórica Laboratório de Cristalografia de Proteínas Grupo de Física Biológica FCFRP-USP

  24. Fármaco Testes clínicos Testes pré-clínicos Veiculação Propriedades Farmacocinéticas Toxicidade Inibidor Laboratório de Cristalografia de Proteínas Grupo de Física Biológica FCFRP-USP

  25. Agradecimentos Laboratório de Cristalografia de Proteínas Grupo de Física Biológica FCFRP-USP