Potential interaction of natural dietary bioactive compounds with cox-2 and searching of potential targets for Alpha Lipoic Acid
DOI: http://dx.doi.org/10.57799/11227/1387
Wilson Maldonado Rojas
Grupo de Química Ambiental y Computacional-Universidad de Cartagena
Resumen
Productos bioactivos naturales presentes en la dieta, juegan un papel importante en numerosos procesos biológicos, siendo muchos de ellos involucrados en la atenuación y control de enfermedades, efectos que han sido relacionados con la modulación de expresión génica y la interacción directa con enzimas involucradas en diferentes patologías. Este trabajo consta de dos partes. En la primera varios compuestos de la dieta, conocidos como reguladores de genes involucrados en inflamación, fueron examinados in silico como ligandos de la COX-2, utilizando AutoDock Vina, GOLD y Surflex Dock (Sybyl) como protocolos de acoplamiento. Curcumina y ácido all-trans-retinoico presentaron el máximo valor absoluto de las afinidades derivadas por AutoDock Vina (9.3 kcal/mol). Las afinidades obtenidas de AutoDock Vina y las puntuaciones de GOLD para varios inhibidores conocidos de la COX-2 correlacionaron con las medias de concentraciones inhibitorias máximas reportadas (R2=0.462, P<0.001 y R2=0.238, P=0.029, respectivamente). Además, los resultados sugieren que la acción sinérgica de la cúrcumina sobre la inhibición de la COX-2 inducida por celecoxib, puede ocurrir alostéricamente. La segunda parte del trabajo consistió en la búsqueda de blancos moleculares para el ácido alfa lipoico, un antioxidante de interfase, empleando herramientas de acoplamiento inverso, donde las proteínas encontradas en mamíferos, tales como la leucotrieno A4 hidrolasa, el canal de potasio dependiente de voltaje, la alfa hidroxiesteroide deshidrogenasa y la epóxido hidrolasa, fueron predichas como potenciales blancos farmacológicos para esta molécula. Todas estas observaciones permiten un acercamiento (teórico) para explicar la forma de cómo estos compuestos naturales podrían estar ejerciendo sus efectos benéficos sobre la salud.
Palabras clave: Inflamación, inhibición enzimática, acoplamiento, actividad biológica.
Abstract
Bioactive natural products present in the diet play an important role in several biological processes, and many have been involved in the alleviation and control of inflammation-related diseases. These effects have been linked with modulation of gene expression and direct interaction of enzymes involved in different pathologies. This work consists of two parts. The first, several food-related compounds with known gene regulatory action on inflammation have been examined in silico as COX-2 ligands, utilizing AutoDock Vina, GOLD and Surflex-Dock (SYBYL) as docking protocols. Curcumin and all-trans retinoic acid presented the maximum absolute AutoDock Vina-derived binding affinities (9.3 Kcal/mol). AutoDock Vina affinities and GOLD scores for several known COX-2 inhibitors significatively correlated with reported median inhibitory concentrations (R2=0.462, P<0.001 and R2=0.238, P=0.029, respectively). Moreover, the results suggest that the synergistic action of curcumin on the inhibition of COX-2 induced by celecoxib, can occur allosterically. ii) The second part consisted in the search for molecular targets for alpha lipoic acid using inverse docking, where the proteins found in mammals, such as: leukotriene A4 hydrolase, potassium channel voltage-dependent, alpha-hydroxysteroid dehydrogenase and epoxide hydrolase, were predicted as potential pharmacological targets for this molecule. These observations allow an approach (theory) to explain the way how these natural compounds exert their beneficial effects on health.
Keywords: Inflammation; enzymatic inhibition; docking; biological activity.