Protein Interaction - Targeted Drug Discovery: Evaluating Critical Issues

Protein Interaction - Targeted Drug Discovery: Evaluating Critical Issues Erica A. Golemis, Kenneth D. Tew, and Disha Dadke Fox Chase Cancer Center, Philadelphia, PA, USA BioTechniques: The Journal of Laboratory Technology for BioresearchVol. 32, No. 3 March 2002

Equipe Caleb Guedes Gleice Fernanda Grazielli Cristina Guilherme Carneiro Juliana Souza Renata Franco Vianna

Introdução • Fármacos devem trazer melhora,cura e na melhor das hipóteses prevenir doenças. • Projetos genoma e proteoma: informações armazenadas em bancos de dados • A técnica PPI: suporte para desenvolvimento de drogas de ação direcionada com mínimos efeitos colaterais

Objetivos • Discutir qual estratégia seguir para a criação das drogas usando PPI • Como identificar alvos PPI para drogas • Como analisar os resultados

Protein-Protein Interaction (PPI) • Diferentes formas ou maneiras de interação entre compostos de propriedades físicas e funcionais distintas produzindo novas propriedades físicas e funcionais.

Tipos de PPI • Interação de 2 proteínas A + B complexo estável com função diferente da de A e B isolados • Interação de A + B complexo estável contra degradação • Interação A + B complexo se liga a C , fator upstream ou downstream • Interação A + B bloqueia interação de A ou B com D

Interação física Fornecimento de estabilidade Bloqueia interação de A ou B com D, uspstream or downtream factor Função diferente de A e B isolados B A Estabilidade contra degradação Associação com C “upstream or downtream factor” Perda de função ou destruição de A e B ou ambos

Interação específica transitória Formação de uma função específica A B Função específica para A ou B ou ambas

Interação proteína-complexo Promoção de estabilidade a um complexo secundário F B A E C G

Quais os tipos de PPI podem ser alvejados? A princípio todas as formas de PPI Mas,para uma PPI ser alvo devemos poder regulá-la para produzir o efeito desejável

Metodologia de elaboração: • Passo 1: Identificação de drogas potenciais a partir de observações biológicas. • Passo 2: Mapeamento das PPIs para identificar novos alvos para drogas descobertas. • Passo 3: Determinação do histórico de mutações envolvendo a PPI.

Metodologia de elaboração: • Passo 4: Desenvolvimento de estratégia de identificação da especificidade da atividade inibitória. • Passo 5: Exploração de conclusões inesperadas

Passo 1 • Identificação de alvos potencias baseado nas evidência de função biológica crítica em condições clínicas direcionar e baseando-se na evidência que a função do alvo possa ser manipulada. 1-) criar modelos em vivo que mimetize a doença humana 2-) O efeito desejado seria obtido a partir da modulação da droga para o rompimento ou restauração da função da proteína? 2-) Determinar o funcionamento da PPI alvo.

Passo 1 -A droga deve bloquear ou restituir a PPI para obter o efeito desejado -Como os pacientes apresentam a doença? Múltiplas formas indica vias complexas. -A proteína alvo interage com outras moléculas envolvidas na patogenia? -Existe alguma proteína homologa?

Passo 2 • Obter a partir de dados existentes, uma rede de interações física e funcionais do alvo. • Ex: A proteína Ras-GTPase foi caracterizada como uma oncoproteína e por isso é um alvo interessante para descoberta de uma droga. 1-) Apresentar as proteínas em que o Ras se liga fisicamente, associando assim o Ras às suas diversas funções 2-) A proteína interage com parte ou todo o complexo protéico? Essa resposta indica se o Ras apresenta um único caminho Ras-dependente ou se ele atua em vários caminhos ao mesmo tempo. 3-) cria-se um mapa das vias interativas para maior compreensão

Mapa das Vias de Integração de Ras Ras RaiGDS PI3K Rac RaI Raf Pak RaIBPI Akt MLKs MEK Bad Caspases GSK JNK p38 ERK Transcription: Celular Response

Passo 3 • Determinação da história de mutações anteriores envolvendo ruptura de PPI no alvo. • Em proteínas conservadas devemos induzir mutações • Mutantes devem ser testados in vivo • O objetivo é atingir o efeito biológico e minimizar a toxicidade.

Passo 4 • Desenvolvimento de uma estratégia para diferenciar inibidores específicos e não específicas para proteína selecionada, PPI. • Iniciar uma investigação utilizando múltiplas técnicas é melhor que utilizar uma estratégia única na avaliação de compostos. Exemplos: Compoud-protein docking, binding protein arrays, function screening , microarrys,etc.

Alguns ensaios possíveis: • 1-) Medir a ligação do farmaco com Ras com a competição de PI-3K • 2-)Medir interação do farmaco com outras proteínas da via Ras • 3-)Medir funcionamento celular após a inibição de Ras/PI-3K pelo farmaco

Passo 5 • Exploração de conclusões inesperadas • As estratégias para descobrir drogas são improváveis, devido a esta área de pesquisa ser nova. • Historicamente, a maioria das drogas surgiu de manifestações fenotípicas ou ao acaso. Há grande interesse no desenvolvimento de drogas-alvo com relação à uma única PPI de interesse.

Resultados • Desenvolvimento de PPI novas iniciativas de pesquisa • Análogos da Glutationa tripeptdio ( GSH ) • Interface proteica • APA – SG derivado de GSH • Afinidade de GSH por DNA PK • DNA PK • Testes de fosforilação e imunoprecipitação

Conclusão Atualmente, o nível de conhecimento reunido em banco de dados ainda não é suficiente para modelar uma droga. Porém, melhora constante nessa área de pesquisa que permitirá produção de drogas a partir de modelos moleculares matemáticos.

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