Caracterização da interação dos flavonoides Hesperidina e Hesperetina com a proteína M2-1 do vírus sincicial respiratório humano

Abstract

O Vírus Sincicial Respiratório humano (hRSV) é considerado o agente mais frequente de infecções respiratórias agudas em lactentes e crianças, levando a quadros de pneumonia e bronquiolite. Trata-se de um vírus envelopado, da família Pneumoviridae, cujo genoma de RNA de fita simples contém 10 genes que codificam 11 proteínas. Dentre as proteínas do hRSV encontra-se a M2-1, um importante fator de antiterminação transcricional que previne a dissociação prematura do complexo da polimerase. Esse fato faz dessa proteína um alvo em potencial para desenvolvimento de inibidores da replicação viral. Neste quesito, os flavonoides constituem ampla classe de compostos fenólicos naturalmente encontrados nas plantas e, entre suas atividades biológicas, está a ação antiviral. O presente trabalho consistiu no estudo da interação da proteína M2-1 tetramérica com os flavonoides hesperidina e hesperetina (forma aglicona) utilizando técnicas espectroscópicas de STD-RMN e fluorescência em associação com ferramentas computacionais de docking molecular. Os experimentos de fluorescência mostraram constantes de afinidade da ordem de 103 M-1 para o complexo M2-1/hesperidina e da ordem de 104 M-1 para o complexo M2-1/hesperetina, com um ligante por unidade monomérica e preferência de ligação pela hesperetina. As análises termodinâmicas revelaram que os processos são espontâneos (ΔG<0) e exotérmicos (ΔH<0), com a interação M2-1-hesperidina sendo dirigida por interações eletrostáticas, e a interação M2-1-hesperetina guiada por ligações de hidrogênio. As análises de STD-RMN mostraram resíduos de aminoácidos bem como átomos dos ligantes envolvidos nas interações proteína-flavonoides. A abordagem teórica reforçou os dados experimentais e mostrou preferência de ligação dos flavonoides por regiões da proteína próximas ao domínio de dedo de zinco, região vital para a estabilização do tetrâmero e função da proteína M2-1.

The human Respiratory Syncytial Virus (hRSV) is the most frequent agent of acute respiratory infections in infants and children, leading to pneumonia and bronchiolitis. It is an enveloped virus from the Pneumoviridae family, whose single stranded RNA genome contains 10 genes encoding 11 proteins. Among the proteins of hRSV is M21, an important antitermination factor for transcription process that prevents premature dissociation of the polymerase complex. It makes this protein a potential target for the development of inhibitors of the viral replication. In this question, flavonoids are a broad class of phenolic compounds naturally found in plants and among their biological activities is antiviral action. The present work consisted in the study of the interaction of the M2-1 tetramer with the flavonoids hesperidin and hesperetin (aglycone form) using spectroscopy techniques of fluorescence and STD-NMR in association with computational tools of molecular docking. Fluorescence experiments showed affinity constants of the order of 103 M-1 for the M2-1/hesperidin complex and of the order of 104 M-1 for the M2-1/hesperetin complex, with one ligand per monomeric unit and hesperetin binding preference. The thermodynamic analysis showed that the processes are spontaneous (ΔG<0) and exothermic (ΔH<0) with the M2-1-hesperidin interaction being driven by electrostatic interactions, and the M2-1-hesperetin interaction guided by hydrogen bonds. STD-NMR analyzes showed amino acid residues as well as atoms of the ligands involved in the protein-flavonoid interactions. The theoretical approach supported the experimental data and showed flavonoid binding preference for regions of the protein near the zinc finger domain, a vital region for the tetramer´s assembly and M2-1 protein function.