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Title: Análise molecular da mutação HIS275TIR isolada na Neuraminidase do H1N1 resistente ao oseltamivir
Authors: Manso, Dalila Nascimento
Keywords: H1N1;Neuraminidase;Oseltamivir;MFCC;Energia de interação
Issue Date: 19-Apr-2017
Citation: MANSO, Dalila Nascimento. Análise molecular da mutação HIS275TIR isolada na Neuraminidase do H1N1 resistente ao oseltamivir. 2017. 61f. Dissertação (Mestrado em Ciências Biológicas) - Centro de Biociências, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2017.
Portuguese Abstract: A mais recente pandemia do vírus influenza ocorreu no ano de 2009, causada pela cepa do influenza A (H1N1), e popularmente conhecida como gripe A ou gripe suína, gerou preocupação aos órgãos mundiais de saúde. Com um quadro sintomático que inclui febre, tosse, inflamação na garganta na maioria dos casos, alguns pacientes, principalmente imunossuprimidos que podem apresentar complicações que evoluem ao óbito. A transmissão do vírus ocorre através do contato entre pessoa a pessoa e seu mecanismo de infecção se dá a partir das duas glicoproteínas de superfície, a hemaglutinina e a neuraminidase. A hemaglutinina atua se ligando aos receptores do ácido siálico favorecendo a entrada do vírus nas células-alvo e a neuraminidase cliva as células do receptor de resíduos do ácido siálico, onde as novas partículas virais estão se ligando. Através dessa quebra haverá liberação das novas partículas virais, que através da hemaglutinina invadirão novas células. Baseado nisso, fármacos foram desenvolvidos com intuito de inibir a ação da neuraminidase, os chamados inibidores da neuraminidase que interferem na liberação dessas novas partículas virais evitando a disseminação da infecção no trato respiratório. Dentre estes inibidores o oseltamivir é o fármaco de escolha para profilaxia e tratamento da gripe A; porém, relatos de resistência a esse fármaco foram descritos, o que causou preocupação nos profissionais da saúde e governantes. A mutação mais encontrada é a HIS275TIR, onde a histidina é substituída por uma tirosina, promovendo uma série de alterações conformacionais que diminuem a afinidade do fármaco pelo vírus originando a resistência. A partir da obtenção de dados cristalográficos e simulação computacional, calculamos a energia de interação da neuraminidase selvagem e com a presença da mutação HIS275TIR ligadas ao oseltamivir utilizando a Teoria Funcional da Densidade (DFT) e do Método de Fracionamento Molecular com Capas Conjugadas (MFCC). Obtivemos 115 resíduos de interação para a neuraminidase selvagem (cristal 4B7R) e 109 resíduos de interação para o cristal com a neuraminidase mutante (3CL0). Os resultados foram avaliados de acordo com a relevância dos valores energéticos para energias repulsivas e energias atrativas. Os cálculos energéticos realizados confirmaram a redução da afinidade da cepa contendo a mutação HIS275TIR e destacaram a importância energética do sítio ativo da neuraminidase mostrando que os principais resíduos energéticos são encontrados nele tornando um alvo para obtenção de novos fármacos devido a sua conservação. As alterações causadas pela substituição do aminoácido histidina por uma tirosina levaram a uma série de mudanças conformacionais nos aminoácidos vizinhos que provocaram alterações eletrostáticas resultando na resistência ao fármaco. A partir desse estudo será possível conhecer melhor as interações moleculares da neuraminidase mutante e posteriormente projetar novos designs de fármacos para serem elaborados e se tornarem mais eficientes na interação com as cepas mutantes desse vírus.
Abstract: The latest influenza pandemic occurred in the year 2009, caused by the strain of influenza A (H1N1), and popularly known as influenza A or swine flu, generated concern to the global health agencies. With a symptomatic picture that includes fever, cough, throat inflammation in most cases, some patients, mainly immunosuppressed, that can to present complications that evolve to death. Transmission of the virus takes place through contact between person to person and its mechanism of infection occurs from the two surface glycoproteins, hemagglutinin and neuraminidase. The hemagglutinin acts by binding to the sialic acid receptors favoring the entry of the virus into the target cells and the neuraminidase cleaves the receptor cells of sialic acid residues, where the new viral particles are binding. Through this breakdown there will be release of the new particles that through hemagglutinin will attack new cells. Based on these, drugs were developed in an attempt to inhibit the action of neuraminidase, so called neuraminidase inhibitors that interfere in the release of these new viral particles avoiding the spread of infection in the respiratory tract. Among the inhibitors, oseltamivir is the drug of choice for prophylaxis and treatment of influenza A, but reports of resistance to this drug have been described, which has caused concern in health professionals and rulers. The HIS275TIR mutation is most commonly found, where histidine is replaced by a tyrosine, promoting a series of conformational changes that decrease the affinity of the drug for the virus causing resistance. Based on crystallographic data and computational simulation, we calculated the interaction energy of the wild neuraminidase and the presence of the HIS275TIR mutation bonded to oseltamivir using the Functional Density Theory (DFT) and the Molecular Fractionation with Conjugated Caps (MFCC). We obtained 115 interaction residues for the wild neuraminidase (4B7R crystal) and 109 interaction residues for the crystal with the mutant neuraminidase (3CL0). The results were evaluated according to the relevance of the energy values for repulsive energies and attractive energies. The energetic calculations confirmed the reduction of the affinity of the strain containing the HIS275TIR mutation and highlighted the energy importance of the active site of the neuraminidase, showing that the main energy residues are found in it becoming a target for obtaining new drugs due to its conservation. The changes caused by the substitution of the amino acid histidine for a tyrosine led to a series of conformational changes in the neighboring amino acids that provoked electrostatic changes resulting in the resistance to the drug. From this study, it will be possible to know better the molecular interactions of the mutant neuraminidase and subsequently to project new drugs designs to be elaborated and become more efficient in the interaction with the mutant strains of this virus.
URI: https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/24058
Appears in Collections:PPGCB - Mestrado em Ciências Biológicas

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