Estudo teórico-computacional da interação de micotoxinas com nanoporo proteico

Abstract

As micotoxinas (MTXs) são metabólitos secundários produzidos por fungos de diversas espécies. Estas tornaram-se um grande problema para a agroindústria, devido aos danos que causam a cultivares, animais e, consequentemente, à saúde humana. Tais substâncias desempenham mecanismos de toxicidade que implicam em comprometimento hepático, neurológico, renal e reprodutivo, além de terem efeito carcinogênico, a partir do seu contato com o organismo, seja por ingestão, inalação ou penetração cutânea. Dentre os métodos utilizados para a detecção de MTXs, o Biossensoriamento Estocástico tem apresentado resultados promissores, através do uso de uma α-toxina bacteriana com capacidade de formação de poros de membrana, ou nanoporo proteico (NP), que é dividido em três porções: copal, anelar e troncular. O bloqueio temporário do lúmen do NP de α-toxina, em sua região de estreitamento, localizada na porção anelar, por uma molécula-analito gera uma oscilação temporária na corrente elétrica, a qual, sendo observada em um determinado espaço de tempo, produz um padrão denominado de "impressão digital". Com o advento dos métodos de simulação computacional, tornou-se possível estudar a interação entre uma proteína (ou receptor) e um ligante, a partir de uma técnica in silico denominada Ancoragem Molecular (AM) ou molecular docking. Através desta ferramenta de análise teórica, é possível calcular as energias de interação e os modos de ligação na formação de um complexo receptor-ligante dentro de uma caixa com dimensões pré-definidas. Também é possível identificar de que maneira o ligante interage com a proteína, se por ligações de hidrogênio, pontes salinas ou outras, bem como avaliar como este ligante torciona para promover a formação deste complexo. Neste trabalho foi estudada a interação de Fumonisina B1, Toxina T2, Desoxinivalenol, Nivalenol e Ocratoxina A com um NP formado por α-hemolisina de Staphylococcus aureus, através do método de AM. As moléculas das MTXs foram obtidas a partir do banco de moléculas PubChem e o NP, a partir do Protein Data Bank (PDB). As coordenadas da caixa de análise foram definidas para a porção Troncular e a região de Estreitamento do NP. O docking foi realizado utilizando-se uma plataforma online e nacional, o DockThor, e um software internacional, o Genetic Optimization for Ligand Docking (GOLD). Os resultados foram analisados utilizando-se o programa Discovery Studio Visualizer, a partir do qual é possível obter uma representação gráfica do complexo receptor-ligante, juntamente com seu perfil de interações intermoleculares. As ancoragens foram feitas em triplicata e foi calculada a Média Aritmética das pontuações geradas por ambas as plataformas. As médias das pontuações geradas pelo GOLD foram comparadas utilizando-se Análise de Variância (ANOVA). Os resultados demonstraram que as MTXs interagem com resíduos de aminoácidos específicos da região de estreitamento do NP, como LYS147, GLU111 e MET113, bem como os resíduos da porção troncular, SER141 e ASN139. Estas interações são mediadas principalmente por ligações de hidrogênio convencionais, ligações carbono-hidrogênio e interações alquila. Estes resultados corroboram com o que já foi descrito na literatura, bem como com o que já se observou experimentalmente com FB1 e OTA.