Bioinformática estrutural aplicada ao estudo de peptídeos de interesse farmacológico e biotecnológico

Abstract

O estudo de sistemas moleculares através de metodologias computacionais tem ganhado destaque no meio científico. Em particular, a busca do entendimento da estrutura e dinâmica de peptídeos mostra-se promissor, pois, apesar de serem tradicionalmente considerados sistemas de baixa estabilidade conformacional, suas características os tornam moléculas com um grande potencial biotecnológico e terapêutico. Dentre as modificações que podem ser feitas para interferir na manutenção estrutural de peptídeos estão a adição de restritores conformacionais, como grampos olefínicos, e a adição de açúcares, como a S-glicosilação. Neste trabalho, investigou-se o impacto dessas modificações em peptídeos através de simulações por dinâmica molecular. O tratamento de peptídeos grampeados por diferentes campos de força mostrou que o campo de força GROMOS54A7 apresentou melhor desempenho, mas ainda não reproduz na totalidade os efeitos observados experimentalmente. As simulações de peptídeos antimicrobianos S-glicosilados indicam que essa modificação incomum tem um impacto na flexibilidade do peptídeo, o que pode ter um impacto direto em sua atividade. Nos dois casos, seja com grampos olefínicos, seja com S-glicosilação, é possível antecipar o efeito conformacional dessas modificações em peptídeos. A obtenção de informações estruturais in silico permite a redução de custos associados ao desenvolvimento de peptídeos modificados e contribui para a possível modulação de processos biológicos de forma controlada e eficiente.

The study of molecular systems through computational methodologies has been gathe- ring attention in the scientific community. The search for understanding the structure and dynamics of peptides is particularly promising, in spite of being traditionally considered systems with low conformational stability, because of their great biotechnological and therapeutic potential. Among the changes that can be made in order to allow the structural maintenance of the peptides, are the addition of restrictors, such as olefinic staples, and the addition of sugars, such as an S-glycosylation. In this work, we investigate the impact of these peptide modifications through simulations. The description of stapled peptide dynamics by different force fields showed that the GROMOS54A7 force field performed better than others, but it still does not reproduce the effects observed experimentally. Simulations of antimicrobial peptides show a significant impact of S-glycosylation on their flexibility, which can directly impact its activity. In both cases, either with all-hydrocarbon staples or with glycosylation, it is possible to anticipate the effect of these changes on their peptides. Obtaining structural information in silico allows the reduction of costs associated with the development of modified peptides, and contributes to the possible modulation of biological processes in a controlled and efficient way.