Notícia

Esteta

Parceria entre Unicamp e Aché gera novas ferramentas para descoberta de fármacos

Publicado em 21 fevereiro 2017

Por Karina Toledo, da Agência FAPESP

Foi divulgado recentemente na plataforma aberta bioRxiv um dos primeiros frutos da parceria entre o Centro de Biologia Química de Proteínas Quinases da Universidade Estadual de Campinas (SGC-Unicamp) e o Aché Laboratórios Farmacêuticos – apoiado pela FAPESP.

O estudo descreve um composto químico candidato a ser usado em futuras pesquisas como um inibidor seletivo da enzima AAK1(proteína quinase 1 associada à AP2), considerada um potencial alvo para o desenvolvimento de fármacos.

Vinculado ao Structural Genomics Consortium (SGC) – parceria público-privada que reúne em diversos países mais de 400 cientistas de universidades, indústrias farmacêuticas e entidades sem fins lucrativos –, o centro da Unicamp, liderado pelos pesquisadores Jonathan Elkins, Katlin Massirer Opher Gileadi e Paulo Arruda, tem como objetivo desvendar a função de proteínas do tipo quinase, responsáveis por regular processos importantes do organismo, como divisão, proliferação e diferenciação celular. Embora sejam consideradas alvos prioritários para o desenvolvimento de fármacos, estima-se que apenas 40 das cerca de 500 proteínas desse tipo identificadas no genoma humano já tenham sido bem estudadas.

De acordo com Rafael Couñago, pesquisador do SGC-Unicamp e primeiro autor do artigo, a AAK1 é uma quinase envolvida no processo de endocitose, pelo qual diversos tipos de partículas do meio extracelular – como neurotransmissores, micronutrientes e até alguns vírus (hepatite, dengue e Zika, por exemplo) – são transportados para dentro das células.

“Evidências da literatura científica indicam que, quando a AAK1 é inibida, a endocitose ocorre com menor frequência. Mas para compreender sua função exata na célula e verificar se ela é um alvo terapêutico promissor, precisamos de um tipo de ferramenta conhecido como sonda química – uma pequena molécula capaz de se ligar seletivamente a essa enzima e inibir sua função em um modelo biológico”, contou Couñago.

Como explicou o pesquisador, já se sabe que a AAK1 é responsável por fosforilar a proteína AP2 (proteína adaptadora 2), isto é, ela catalisa a transferência de um grupo fosfato de moléculas de alta energia, como o ATP (adenosina trifosfato), para a AP2 e isso modifica a atividade da proteína-alvo na célula, fazendo com que o processo de endocitose ocorra mais frequentemente.

“Ainda é preciso detalhar melhor como ocorre essa regulação. Descobrir, por exemplo, em qual momento do processo de endocitose a ação da AAK1 é importante”, afirmou.

Triagem

Em busca de uma sonda química que possibilite estudar a AAK1, pesquisadores do centro do SGC sediado na Universidade da Carolina do Norte em Chapel Hill, Estados Unidos, triaram uma biblioteca de moléculas químicas por um método conhecido como high-throughput screening (triagem automatizada em larga escala), um tipo de ensaio bioquímico no qual a enzima é colocada para interagir com centenas de candidatos a inibidor simultaneamente. A coleção de compostos foi cedida pela farmacêutica GSK, uma das parceiras do consórcio.

No centro do SGC na Unicamp, os pesquisadores elucidaram a estrutura tridimensional do complexo formado pela molécula que se mostrou mais promissora nos ensaios de larga escala e a proteína quinase mais semelhante à AAK1 em humanos – denominada BIKE – por um método conhecido como cristalografia de raios X.

“A estrutura cristalográfica revela como se dá o contato íntimo entre a pequena molécula e a proteína. Nos permite identificar qual parte da sonda química é responsável pela grande afinidade que ela demonstra pela AAK1”, explicou Couñago.

Com a colaboração do time de inovação radical do Aché, liderado pelo diretor Cristiano Guimarães, foram feitos estudos computacionais para calcular custo energético durante a estabilização do processo catalítico.

“Essa análise nos mostrou que, quando substituímos na estrutura da pequena molécula candidata a sonda um grupo ciclopropil por um isopropil, sua atividade é dramaticamente reduzida. Isso porque o custo energético para formar o complexo torna-se muito maior, algo que não é possível perceber apenas olhando para a estrutura”, explicou Couñago.

Essa descoberta é importante porque, segundo o pesquisador, permite que essa versão alternativa da pequena molécula com o grupo isopropil seja usada como um “controle negativo” nos experimentos. Isso porque, embora a interação com a AAK1 tenha sido desligada, a candidata a sonda continua interagindo com todas as outras proteínas da célula normalmente.

“Podemos, então, fazer os mesmos experimentos usando a sonda química e usando o controle negativo e depois comparar os resultados. Dessa forma, aumentamos o grau de certeza de que os efeitos biológicos observados com o inibidor são devidos à inibição da função da AAK1”, disse o pesquisador.

Open Science

Um dos princípios-chave do modelo de parceria do SGC é o de “ciência aberta”, ou seja, todos os participantes do consórcio se comprometem a tornar públicos os resultados de suas pesquisas o mais breve possível. Por esse motivo, explicou Couñago, o artigo foi colocado disponível na internet mesmo antes de ser submetido ao processo de revisão por pares.

“Acreditamos que, desse modo, ampliamos a quantidade de pessoas que podem comentar o trabalho para que sejam feitas as correções devidas e aumentamos o impacto das descobertas”, avaliou.

Para o pesquisador, embora a pequena molécula tenha mostrado potencial para se tornar uma sonda química, ainda são necessários mais estudos de controle de qualidade.

“Agora estamos no estágio de captar colaboradores interessados em estudar a via da endocitose e a função da AAK1 nesse processo. O SGC não tem a capacidade de trabalhar com modelos biológicos variados e, por esse motivo, tenta alcançar a comunidade científica o mais cedo possível visando atrair colaboradores”, concluiu Couñago.

O artigo “Development of Narrow Spectrum ATP-competitive Kinase Inhibitors as Probes for BIKE and AAK1” pode ser lido em: http://biorxiv.org/content/biorxiv/early/2016/12/15/094631.full.pdf.