Um novo modelo para os sítios de interação dos antagonistas H2, baseado na caracterização química dos sítios primário e secundário por QSAR- 3D

Ronaldo Lepesqueur Fabiano, Carlos Alberto Montanari
2003 Química Nova  
Recebido em 7/8/02; aceito em 28/10/02 A NEW MODEL FOR THE H 2 ANTAGONISTS BINDING SITE BASED ON 3D QSAR ANALYSIS. A new model for the H 2 antagonists binding site is postulated based on adsorption coefficient values of sixteen antagonists, in the affinities constants of the primary and secondary binding sites, and in the chemical characterization of these sites by 3D-QSAR. All study compounds are in the extended conformation and deprotonated form. The lateral validation of the QSARs, CoMFA
more » ... he QSARs, CoMFA analysis, affinity constants and chemical similarity data suggest that the antagonists block the proton pump in the H 2 receptor interacting with two tyrosines -one in the helix 5, and other in the helix 6. INTRODUÇÃO O receptor histaminérgico H 2 é constituído de sete transmembranas 1 (7TM) capazes de ativar a proteína G, e pela análise comparativa da seqüência de aminoácidos das 7TM de 225 receptores acoplados à proteína G (GPCR) este receptor foi catalogado como pertencente à super família da rodopsina 2 . A análise filogenética molecular deste receptor não revelou uma ramificação comum com os receptores histaminérgicos 3 H 1 e H 3 , possivelmente devido à TM 5, cuja seqüência 183-187 desta TM é específica para este receptor. A hélice 5 é capaz de acomodar agonistas e antagonistas, e pode estar envolvida no processo de ativação da proteína G via transferência de prótons 4 . Como constituintes naturais dos GPCRs, as transmembranas são proteínas reativas com respeito a esta proteína, sendo capazes de produzir respostas celulares na ausência do agonista 5 , como por exemplo, pela remoção de íons sódio 6 . Estes dados são evidências de que estes receptores podem existir em diferentes estados conformacionais (cujo comportamento é classificado como intrínseco) e são capazes de interagir com a proteína G, mediante os vários estados ativos 5 (comportamento interativo). Neste caso, o receptor é dito ativado e, portanto, a adsorção de ligantes é dependente destes estados conformacionais. No tocante ao receptor histaminérgico H 2 , Nederkoorn et al. demonstraram por modelagem molecular 7 , que o estado ativado deste receptor pode ser caracterizado pela interação do anel heterocíclico do agonista com uma tirosina na hélice 5 e, posteriormente, com outra tirosina na hélice 6, sem que o agonista (a histamina) se dissocie do íon aspartato na hélice 4 3. Segundo este modelo, o processo de ativação do receptor H 2 consiste em um transporte de prótons mediado pelo agonista (histamina) entre as tirosinas das hélices 5 e 6 e, posteriormente, entre as tirosinas das hélices 6 e 7, sem que haja a participação do agonista permitindo, assim, a ativação da proteína 4 G. Não obstante, um possível bloqueio destes resíduos por um antagonista não foi, ainda, caracterizado. O modelo atual do sítio de interação dos antagonistas H 2 é baseado em valores teóricos da energia de interação dos ligantes com o sítio receptor 8 . Todos os antagonistas estão na forma protonada e interagem com dois resíduos de aspartato existentes na terceira e quinta transmembranas do receptor H 2 . O resíduo de aspartato presente na terceira a hélice constitui o local de ação dos agonistas H 2 na forma protonada 7 , e o segundo resíduo de aspartato na quinta alfa hélice é um sítio âncora. Um íon AH + foi usado para modelar um resíduo protonado de lisina, arginina ou histidina capaz de atuar como um doador de prótons no sítio receptor. Este presente modelo tem apresentado várias incongruências com os dados experimentais gerados nos últimos anos. Por exemplo, segundo o modelo proposto o anel imidazólico da cimetidina (composto 11 na Tabela 1) está protonado no sítio receptor, contudo, o íon imidazólio é o mais potente ácido existente na química bioorgânica 9 e pode protonar qualquer resíduo de aspartato no receptor H 2 . Estudos cristalográficos sobre a cimetidina em meio aquoso mostraram que este composto desprotona quando cristaliza, apresentando-se na conformação estendida, e na forma neutra mono-hidratada 10 , contrariando a carga prevista postulada no modelo atual. Estudos cristalográficos envolvendo antagonistas H 2 revelaram que o anel guanidinotiazólico, presente nos mais potentes antagonistas, não está protonado quando interage com ácidos orgânicos 11 , como postulado no presente modelo. O íon AH + , usado como um sítio doador de prótons, mostrou-se incompatível como um sítio de interação para histamina no receptor histaminérgico H 2 , como foi demonstrado pelo uso de modelagem molecular 4,7 e por QSAR-3D, descrita para outra classe de agonistasas imidazolilpropilguanidinas 12 . Ainda no presente modelo, o sítio de interação dos antagonistas na forma protonada é o mesmo sítio de interação da histamina, o que contraria os estudos farmacológicos efetuados por Krielaart et al., que sugerem um bloqueio da ação da histamina por seus antagonistas em sítios diferentes 13 . Importa considerar ainda, que o estudo de difusão da cimetidina na membrana de células de Caco-2 revelou que o transporte deste composto na forma desprotonada é 30 vezes mais rápido do que na forma protonada 14 . Em resumo, os dados referentes à carga dos antagonistas H 2 , os respectivos sítios de interação e o mecanismo de bloqueio não são compatíveis com os dados cristalográficos dos ligantes, com a estrutura 3D do receptor, com os dados farmacológicos do mecanismo de ação e com a natureza físico-química dos ligantes no processo de transporte, respectivamente. Portanto, é coerente admitir que os antagonistas H 2 bloqueiem a ação da histamina na forma desprotonada, como também
doi:10.1590/s0100-40422003000400011 fatcat:o5qwdcshqjdfbpcxnfk4voxicy