Análise da interação da saxitoxina e ciguatoxina com o nanoporo proteico da alfa-hemolisina

Abstract

Atualmente, uma das causas significativas de morbimortalidade em países desenvolvidos e em desenvolvimento é a intoxicação alimentar aguda. A saxitoxina e ciguatoxina são biotoxinas causadoras desse tipo de enfermidade, são produzidas por espécies de dinoflagelados como Alexandrium catanella e Gambierdiscus toxicus, respectivamente. Essas toxinas chegam ao ser humano por meio da cadeia trófica quando são consumidas por outros animais aquáticos. A saxitoxina é responsável por causar a Síndrome do Envenenamento Paralisante pelo consumo de Moluscos (Paralytic Shellfish Poisoning), devido ao seu mecanismo de ação que bloqueia a corrente de excitação das células nervosas e musculares, resultando em paralisia do intoxicado e, em casos extremos, morte por asfixia. Já a ciguatoxina é uma biotoxina agonista do canal de sódio e é responsável pela doença ciguatera, que produz sintomas gastrointestinais, neurológicos e, em menor grau, cardiovasculares. As técnicas atualmente empregadas para detecção destas e outras biotoxinas causadoras de intoxicações alimentares agudas associadas ao consumo de pescados são onerosas e demoradas. O emprego de um dispositivo sensor, como o baseado no nanoporo proteico da alfa-hemolisina (NPA), poderá ser usado futuramente como método alternativo e mais eficaz. Para a etapa inicial do desenvolvimento deste dispositivo será utilizado o princípio do biossensoriamento estocástico. O biossensoriamento estocástico é uma abordagem recente onde é possível a observação de eventos de interação entre as moléculas individuais de analitos e um único nanoporo. Visando compreender o mecanismo de interação das biotoxinas com o nanoporo proteico escolhido, utilizamos o método de docking molecular, uma abordagem in silico que simula as interações intermoleculares envolvidas entre um ligante e um receptor. A estrutura cristalográfica do NPA foi obtida no banco de dados PDB (Protein Data Bank) com o código 7AHL e as estruturas das biotoxinas foram obtidas na plataforma PubChem. Posteriormente, tais estruturas tiveram suas energias minimizadas no programa Avogadro, utilizando o campo de força MMFF94s. O docking molecular foi realizado na plataforma Dockthor e no programa GOLD, onde foram obtidos os valores de energia de interação entre o NPA e as biotoxinas. Os modos de ligação entre o receptor e ligantes foram avaliados por meio do programa Discovery Studio Visualizer. Os dois ligantes foram submetidos ao docking molecular três vezes em cada software. No DockThor, a saxitoxina apresentou nas três submissões a melhor rodada de número 8, com energia de afinidade igual a - 6,312 kcal/mol e energia total - 94,565 kcal/mol. Já a ciguatoxina apresentou três melhores rodadas diferentes de acordo com cada submissão, sendo elas as rodadas de número 11, 22 e 11. A média e o desvio padrão obtidos dos valores de energia de afinidade e energia total dessas três rodadas foram - 8,304 ± 0,3985; 185,875 ± 2,1146 (kcal/mol), respectivamente. No GOLD, a saxitoxina apresentou os seguintes valores de fitness 41,3821 ± 0,6103. Avaliando os valores de energia de afinidade, energia total e o número de ligações de hidrogênio apresentados, espera-se que, em termos experimentais, a interação NPA-saxitoxina seja mais forte que a interação NPA-ciguatoxina.