Química Computacional e Biologia Estrutural - Pharmaceuticals


Química Computacional e Biologia Estrutural

Química Computacional e Biologia Estrutural

Encontrando e otimizando proteínas-alvo no computador

Uma substância ativa interfere em um processo patológico inibindo ou estimulando uma proteína-alvo (alvo) que esteja ativamente envolvida nesse processo. Para isso, precisa se unir a esse alvo – muito especificamente, como uma chave em uma fechadura. Os métodos de biologia estrutural e química computacional (também conhecidos como modelagem molecular) são indispensáveis hoje na busca e desenvolvimento por essas moléculas de princípios ativos. Fornecendo técnicas modernas de medição e executando previsões digitalmente calculadas, permitem que químicos de síntese se concentrem no laboratório nos candidatos de medicamentos mais promissores.

Análise de estrutura por raios X revela estrutura 3D

Primeiramente, os cientistas precisam determinar a estrutura molecular exata da proteína-alvo antes que possam iniciar a busca por computador – ou seja, in silico. Isso é feito com o auxílio da análise de estrutura por raios X: cada estrutura em forma de malha do cristal de proteína difrata o feixe de raios X de forma característica. Analisando o padrão de difração resultante, é possível ler a densidade de elétrons em diferentes partes da proteína-alvo e, dessa forma, determinar a posição dos átomos. Esse processo é repetido diversas vezes, refinando ainda mais a imagem, até que os pesquisadores possam ver a estrutura 3D precisa da molécula-alvo.

A estrutura molecular é examinada, tanto isolada quanto conjuntamente, com um princípio ativo ligado. Isso permite que os pesquisadores encontrem onde na proteína as assim chamadas bolsas de ligação oferecem a possibilidade de uma reação com o princípio ativo e qual forma de interação entre ambas ocorrerá.

Química computacional: descoberta de medicamentos in-silico

Os dados cristalográficos e o modelo 3D digital da proteína-alvo formam a base do trabalho dos profissionais na área da química computacional. Utilizam o computador para procurar – por exemplo, em bibliotecas virtuais de compostos – por moléculas cuja estrutura seja compatível com as bolsas de ligação da molécula-alvo.

Os candidatos a medicamentos que são encontrados digitalmente devem subsequentemente provar sua adequação no mundo real. São produzidos por químicos de síntese nos laboratórios da Pharmaceuticals ou comprados de fornecedores externos. A seguir, são testados em um tubo de ensaio (in vitro) para verificar o efeito previsto em computador.

Previsões digitais melhoram as taxas de sucesso

A química computacional também é uma ferramenta valiosa nas etapas subsequentes do processo de descoberta de medicamentos. Assim que uma molécula com as propriedades de ligação desejadas é encontrada como um ponto de partida, a adequação desse composto principal poderá ser melhorada no computador; por exemplo, é possível calcular de forma digital quais mudanças podem melhorar a afinidade de ligação do candidato, ou seja, sua capacidade de se ligar ao alvo. Os cientistas também podem utilizar esse método para calcular antecipadamente quaisquer propriedades biofísicas ou tóxicas que resultariam de certas alterações estruturais.

As previsões e a otimização molecular in-silico poupam tempo e permitem que os pesquisadores se concentrem nos candidatos adequados em um primeiro estágio. Isso pode levar a um aumento decisivo na taxa de sucesso dos ensaios laboratoriais subsequentes – mais complexos.

L.BR.01.2015.2848

Ferramentas
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