11Novos compostos bioativos (sintéticos ou naturais) po<strong>de</strong>m ser i<strong>de</strong>ntificados através <strong>de</strong>triagens realizadas por ensaios <strong>de</strong> ativida<strong>de</strong> biológia rápidos (highthroughput) associados comferramentas computacionais que permitem i<strong>de</strong>ntificar proprieda<strong>de</strong>s físico-químicasimportantes e, ou predição <strong>de</strong> parâmetros ADMET (WERMUTH, 2003; GUIDO et al., 2010).Geralmente, nas fases iniciais do planejamento são i<strong>de</strong>ntificados compostos com baixoperfil <strong>de</strong> afinida<strong>de</strong> que são otimizados para gerar protótipos. Estes compostos são utilizadosno planejamento <strong>de</strong> novos candidatos à fármacos (GUIDO et al., 2010) pela otimização da<strong>estrutura</strong> química por técnicas como, por exemplo, o bioisosterismo, em que são feitassubstituições <strong>de</strong> grupos funcionais por outros grupos que respeitam as regras estabelecidas noisosterismo, como por exemplo, no bioisosterismo clássico a substituição <strong>de</strong> um anel fenilapor um anel piridina. Neste caso, esta troca <strong>de</strong> grupos funcionais <strong>de</strong>ve ser realizada <strong>de</strong> forma ase obter um novo composto com proprieda<strong>de</strong>s biológicas semelhantes ou mais ativos(LEMKE & WILLIAMS, 2008). Além do bioisosterismo, outras técnicas como asimplificação molecular e a hibridação molecular, também po<strong>de</strong>m ser utilizadas no<strong>de</strong>senvolvimento <strong>de</strong> uma nova entida<strong>de</strong> química candidato à novo fármaco. A <strong>de</strong>finição daestratégia adotada para se chegar a um composto protótipo <strong>de</strong>pen<strong>de</strong> essencialmente no nível<strong>de</strong> conhecimento do alvo terapêutico (BARREIRO 2009).Dada a enorme diversida<strong>de</strong> química disponível no <strong>de</strong>senho <strong>de</strong> novos fármacos, ainvestigação experimental <strong>de</strong> todas as diferentes combinações <strong>de</strong> ca<strong>de</strong>ias laterais, substituintese <strong>estrutura</strong>s, <strong>de</strong>pen<strong>de</strong>ndo do tamanho da molécula, necessitaria <strong>de</strong> uma gran<strong>de</strong> quantida<strong>de</strong> <strong>de</strong>recursos e mão-<strong>de</strong>-obra. A nível experimental, o conhecimento da <strong>estrutura</strong> molecular <strong>de</strong> umasubstância também não é uma tarefa simples. Alguns métodos, como a difração <strong>de</strong> raios-X e aRessonância Magnética Nuclear (RMN) são utilizados a fim <strong>de</strong> se obter informações sobre asdistâncias e ângulos <strong>de</strong> ligação, além <strong>de</strong> ângulos <strong>de</strong> torção (BARREIRO et al., 1997).Entretanto, métodos computacionais baseados na <strong>estrutura</strong> permitem a exploração do espaçoquímico com as vantagens <strong>de</strong> serem mais rápidos e <strong>de</strong> baixo custo. Estas ferramentas sãoutilizadas principalmente em triagens virtuais e em <strong>de</strong> novo <strong>de</strong>sign, predições in silicoADMET e métodos avançados para <strong>de</strong>terminar as interações <strong>de</strong> complexos proteínas-ligante.Avanços na capacida<strong>de</strong> computacional e na tecnologia têm impulsionado triagens insilico e técnicas <strong>de</strong> mo<strong>de</strong>lagem como frente <strong>de</strong> <strong>de</strong>scoberta <strong>de</strong> fármacos e pesquisa <strong>de</strong><strong>de</strong>senvolvimento (MA et al., 2011). Desta forma, a mo<strong>de</strong>lagem da <strong>estrutura</strong> molecular pormétodos computacionais surgiu como uma alternativa, após o <strong>de</strong>senvolvimento <strong>de</strong> programascapazes <strong>de</strong> calcular a <strong>estrutura</strong> com um compromisso a<strong>de</strong>quado entre velocida<strong>de</strong> e precisão
12somados aos recursos da computação gráfica e à crescente diminuição dos custos <strong>de</strong> máquinas<strong>de</strong> alto <strong>de</strong>sempenho capazes <strong>de</strong> operar estes programar e recursos (BARREIRO et al., 1997).1.6.1 Mo<strong>de</strong>lagem MolecularA aplicação <strong>de</strong> métodos computacionais tem se tornado uma prática rotineira eindispensável não só no estudo, planejamento e <strong>de</strong>scoberta <strong>de</strong> compostos bioativos mastambém na elucidação <strong>de</strong> processos químicos e biológicos através da <strong>estrutura</strong> tridimensional<strong>de</strong> micro e macromoléculas (MONTANARI, 2000; SANT'ANNA, 2009).A mo<strong>de</strong>lagem molecular consiste em um conjunto <strong>de</strong> ferramentas para construção,edição, visualização, análise e armazenamento <strong>de</strong> sistemas moleculares complexos que po<strong>de</strong>mser fundamentais no planejamento racional <strong>de</strong> compostos bioativos. Desta forma, amo<strong>de</strong>lagem molecular po<strong>de</strong> ainda ajudar na sugestão <strong>de</strong> novas <strong>estrutura</strong>s com uma<strong>de</strong>terminada ativida<strong>de</strong> biológica <strong>de</strong>sejada (COHEN et al., 1990) (BARREIRO et al., 1997;SANT'ANNA, 2009).Duas estratégias po<strong>de</strong>m ser utilizadas na mo<strong>de</strong>lagem molecular: o <strong>de</strong>senho direto, on<strong>de</strong>as proprieda<strong>de</strong>s tridimensionais do receptor analisado são diretamente consi<strong>de</strong>radas e o<strong>de</strong>senho indireto, que é baseada na análise comparativa das proprieda<strong>de</strong>s <strong>estrutura</strong>is <strong>de</strong>moléculas ativas e inativas previamente conhecidas que são interpretadas em termos <strong>de</strong>complementarida<strong>de</strong> com um mo<strong>de</strong>lo hipotético <strong>de</strong> um receptor (COHEN et al., 1990).Através do método direto, é possível seguir com estudos <strong>de</strong> <strong>docking</strong> ou dinâmica molecularquando a <strong>estrutura</strong> tridimensional do receptor já está elucidada em um ou mais banco <strong>de</strong>dados. Caso a <strong>estrutura</strong> tridimensional não esteja resolvida na literatura, uma etapa a mais énecessária para a obtenção da mesma. Para tal, po<strong>de</strong>–se utilizar a técnica <strong>de</strong> mo<strong>de</strong>lagemcomparativa, on<strong>de</strong> uma nova <strong>estrutura</strong> tridimensional é gerada com base em uma ou mais<strong>estrutura</strong>s já conhecidas.Para que as interações ou as reações que ocorrem durante a ação dos bioligantes sejamefetivas, <strong>de</strong>ve haver complementarida<strong>de</strong> <strong>estrutura</strong>l entre o ligante e a macromolécula. Esteconceito <strong>de</strong> complementarida<strong>de</strong> foi introduzido por Emil Fischer em 1894, através do mo<strong>de</strong>lochave-fechadura, que <strong>de</strong>screve a formação do complexo ligante-receptor como um encaixerígido (Figura 1). Mais tar<strong>de</strong>, em 1958, o conceito <strong>de</strong> encaixe induzido foi proposto porDaniel Koshland e colaboradores, que sugere a ocorrência <strong>de</strong> uma mudança conformacionalem uma <strong>de</strong>terminada subunida<strong>de</strong> enzimática induzida pelo substrato. Esta mudança
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