Reatividade local de compostos bioativos: estudo de estrutura eletrônica de peptídeos e antivirais

Abstract

Apesar da intensa e acelerada atividade da comunidade científica na busca por novos medicamentos para suprimir infecções virais como a COVID-19, o cenário futuro ainda é incerto. Dentre os diversos compostos a serem avaliados, certos antivirais e peptídeos bioativos definem-se como compostos promissores, podendo apresentar grande flexibilidade constitucional e diversificados mecanismos de ação. Contudo, a ausência de relações significativas de estrutura-atividade destes compostos faz com que a obtenção de compostos otimizados baseie-se em um grande número de atividades experimentais/exploratórias. No presente trabalho técnicas de modelagem molecular foram empregadas no estudo antivirais e peptídeos bioativos no sentido de se interpretar mecanismos de ação e estabelecer padrões de identificação de sítios ativos. Os resultados obtidos do estudo de antivirais sugerem que o mecanismo de ação de fármacos como o Remdesivir e Favipiravir pode ser compreendido em termos de sua similaridade química com elementos constituintes das bases nitrogenadas presentes no RNA viral, em especial tais análises definem uma metodologia de identificação de novos compostos antivirais promissores. Em relação aos peptídeos, baseado em estudos de orbitais de fronteiras de aminoácidos e sequências curtas, nossos resultados permitiram identificar que a dominância de determinados resíduos na reatividade de cadeias peptídicas pode ser prevista considerando-se apenas suas unidades constituintes e a posição relativa entre elas. Tal abordagem facilita a interpretação de dados teóricos e experimentais associados à prospecção de novos peptídeos com potencial aplicação antiviral, permitindo identificar, a priori, regiões bioativas nas cadeias e propor novas estruturas com padrão de reatividade específicos.

Despite the intense and accelerated efforts of the scientific community in the search for new drugs to suppress viral infections, such as COVID-19, the future outlook remains uncertain. Among the various compounds under evaluation, certain antivirals and bioactive peptides emerge as promising candidates, offering significant structural flexibility and diverse mechanisms of action. However, the absence of significant structure-activity relationships for these compounds means that the optimization of compounds relies on a large number of experimental/exploratory activities. In this study, molecular modeling techniques were employed to investigate antivirals and bioactive peptides, aiming to interpret mechanisms of action and establish patterns for identifying active sites. The results obtained from the antiviral study suggest that the mechanisms of action of drugs like Remdesivir and Favipiravir can be understood in terms of their chemical similarity to constituents of the nitrogenous bases found in viral RNA. These analyses, in particular, define a methodology for identifying new promising antiviral compounds. Regarding peptides, based on studies of frontier orbitals of amino acids and short sequences, our results allowed us to identify that the dominance of specific residues in the reactivity of peptide chains can be predicted by considering only their constituent units and their relative positions. This approach facilitates the interpretation of theoretical and experimental data associated with the exploration of new peptides with potential antiviral applications, enabling the identification of bioactive regions within the chains and the proposal of new structures with specific reactivity patterns.