Docagem Molecular

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A Docagem Molecular, também conhecida como Acoplamento molecular, Ancoragem molecular ou Docking, no campo da modelagem molecular, é um método que prevê a orientação preferencial de uma molécula a uma segunda, quando ligados entre si para formar um complexo estável.[1] O conhecimento da orientação preferida por sua vez pode ser utilizado para prever a força de associação ou a afinidade de ligação entre duas moléculas, por exemplo, utilizando funções de scoring ou funções de pontuação.

Tipos de Docking Molecular[editar | editar código-fonte]

Docking Proteína-Ligante[editar | editar código-fonte]

O Docking Proteína-Ligante é amplamente utilizado para o estudo de interações entre uma proteína e um ligante, caracterizado geralmente por uma pequena molécula ou um íon. O objetivo dessa técnica é tentar predizer a conformação espacial a energia de interação entre um receptor (proteína) e um ligante.[2]

Para isso, simulações computacionais são realizadas, com o objetivo de encaixar o ligante na cavidade de uma proteína. Nesse processo, diferentes orientações e conformações do ligante são consideradas, bem como o ajuste do encaixe entre os grupos funcionais do ligante e os resíduos da proteína.

O Docking molecular proteína-ligante permite a identificação de moléculas candidatas que se ligam de forma específica e seletiva às proteínas-alvo, sendo uma ferramenta poderosa na descoberta de fármacos quando utilizada em conjunto com outras abordagens, como por exemplo a Dinâmica Molecular.[3]

Essa técnica tem sido utilizada no desenvolvimento de novos medicamentos[4], na otimização de moléculas existentes [5] e na compreensão das interações entre proteínas e ligantes em nível molecular.[6]

Exemplos de servidores ou softwares para Docking Proteína-Ligante: Glide[7], AutoDock Vina[8] e Dockthor[9][10][11].

Docking Proteína-Proteína[editar | editar código-fonte]

O Docking Proteína-Proteína é uma variação da técnica de Docagem Molecular utilizado para prever as interações entre duas proteínas. Para isso, as superfícies das proteínas são “encaixadas” umas nas outras, a fim de identificar quais conformações seriam mais favoráveis para interação. Geralmente programas que realizam o Docking proteína-proteína utilizam como modelos proteínas com corpos rígidos, isso é, desconsideram os possíveis movimentos das estruturas proteicas.[1]

As principais finalidades da utilização do Docking Proteína-Proteína geralmente estão relacionadas com a busca de fármacos, com o design de peptídeos[12] e com estudos de interações proteícas[13], contribuindo para a o desenvolvimento de novas terapias e com a compreensão de certos mecanismos moleculares envolvidos em diversos processos biológicos.

Exemplos de servidores para Docking Proteína-Proteína: ZDOCK[14], pyDOCK[15], SwarmDock[16] e HADDOCK. [17][18]

Etapas para a realização de um Docking[editar | editar código-fonte]

Para realizar um Docking Molecular, algumas são necessárias[19] :

1. Preparação das estruturas[editar | editar código-fonte]

  • Preparação da estrutura da proteína receptora - Isso inclui a remoção de moléculas de água (com exceção daquelas que possuem função estrutural), e íons desnecessários, correção de erros estruturais e adição de hidrogênios.
  • Preparação da estrutura do ligante - O ligante deve ser otimizado e sua conformação inicial deve ser definida.

2. Definição do sítio de ligação[editar | editar código-fonte]

  • Identificação e delimitação do sítio de ligação na proteína receptora, onde o ligante irá se encaixar.

3. Geração de conformações iniciais[editar | editar código-fonte]

  • Geração de várias conformações iniciais do ligante, explorando diferentes rotações e conformações.

4. Busca e encaixe (Docking)[editar | editar código-fonte]

  • Exploração do espaço de busca para encontrar as conformações do ligante que melhor se encaixam no sítio de ligação da proteína.
  • Métodos de busca podem incluir algoritmos genéticos, algoritmos de Monte Carlo ou abordagens baseadas em grades.

5. Avaliação e seleção de complexos[editar | editar código-fonte]

  • Avaliação das conformações do ligante por meio de funções de pontuação que consideram a complementaridade estrutural e a energia de interação.
  • Seleção das melhores conformações de ligante-proteína com base nas pontuações obtidas.

6. Análise e visualização[editar | editar código-fonte]

  • Análise detalhada das interações e geometrias dos complexos selecionados.
  • Visualização gráfica dos complexos para entender as interações e a conformação espacial.


É importante ressaltar que o Docking Molecular é uma técnica computacional e, embora seja uma ferramenta poderosa, os resultados devem ser interpretados com cautela e apoiados por experimentos adicionais para garantir sua validade e aplicabilidade.

Notas e referências

  1. ↑ a b Lengauer T, Rarey M (1996). «Computational methods for biomolecular docking». Curr. Opin. Struct. Biol. 6 (3): 402–6. PMID 8804827. doi:10.1016/S0959-440X(96)80061-3 
  2. ↑ Bottegoni, Giovanni (2011). «Protein-ligand docking». Frontiers in Bioscience (em inglês) (1). 2289 páginas. doi:10.2741/3854. Consultado em 17 de julho de 2023 
  3. ↑ Amaro, Rommie E.; Baudry, Jerome; Chodera, John; Demir, Özlem; McCammon, J. Andrew; Miao, Yinglong; Smith, Jeremy C. (maio de 2018). «Ensemble Docking in Drug Discovery». Biophysical Journal (10): 2271–2278. ISSN 0006-3495. doi:10.1016/j.bpj.2018.02.038. Consultado em 17 de julho de 2023 
  4. ↑ Wang, Yanjing; Wang, Xiangeng; Xiong, Yi; Li, Cheng-Dong; Xu, Qin; Shen, Lu; Chandra Kaushik, Aman; Wei, Dong-Qing (10 de dezembro de 2019). «An Integrated Pan-Cancer Analysis and Structure-Based Virtual Screening of GPR15». International Journal of Molecular Sciences (em inglês) (24). 6226 páginas. ISSN 1422-0067. doi:10.3390/ijms20246226. Consultado em 17 de julho de 2023 
  5. ↑ Choi, Jieun; Lee, Juyong (27 de outubro de 2021). «V-Dock: Fast Generation of Novel Drug-like Molecules Using Machine-Learning-Based Docking Score and Molecular Optimization». International Journal of Molecular Sciences (em inglês) (21). 11635 páginas. ISSN 1422-0067. doi:10.3390/ijms222111635. Consultado em 17 de julho de 2023 
  6. ↑ Ruan, Zhi-Xiong; Huangfu, De-Sheng; Xu, Xing-Jun; Sun, Ping-Hua; Chen, Wei-Min (abril de 2013). «3D-QSAR and molecular docking for the discovery of ketolide derivatives». Expert Opinion on Drug Discovery (em inglês) (4): 427–444. ISSN 1746-0441. doi:10.1517/17460441.2013.774369. Consultado em 17 de julho de 2023 
  7. ↑ Friesner, Richard A.; Banks, Jay L.; Murphy, Robert B.; Halgren, Thomas A.; Klicic, Jasna J.; Mainz, Daniel T.; Repasky, Matthew P.; Knoll, Eric H.; Shelley, Mee (1 de março de 2004). «Glide: A New Approach for Rapid, Accurate Docking and Scoring. 1. Method and Assessment of Docking Accuracy». Journal of Medicinal Chemistry (em inglês) (7): 1739–1749. ISSN 0022-2623. doi:10.1021/jm0306430. Consultado em 17 de julho de 2023 
  8. ↑ Trott, Oleg; Olson, Arthur J. (2009). «AutoDock Vina: Improving the speed and accuracy of docking with a new scoring function, efficient optimization, and multithreading». Journal of Computational Chemistry (em inglês): NA–NA. doi:10.1002/jcc.21334. Consultado em 17 de julho de 2023 
  9. ↑ de Magalhães, Camila Silva; Almeida, Diogo Marinho; Barbosa, Helio José Correa; Dardenne, Laurent Emmanuel (dezembro de 2014). «A dynamic niching genetic algorithm strategy for docking highly flexible ligands». Information Sciences (em inglês): 206–224. doi:10.1016/j.ins.2014.08.002. Consultado em 17 de julho de 2023 
  10. ↑ Santos, Karina B.; Guedes, Isabella A.; Karl, Ana L. M.; Dardenne, Laurent E. (24 de fevereiro de 2020). «Highly Flexible Ligand Docking: Benchmarking of the DockThor Program on the LEADS-PEP Protein–Peptide Data Set». Journal of Chemical Information and Modeling (em inglês) (2): 667–683. ISSN 1549-9596. doi:10.1021/acs.jcim.9b00905. Consultado em 17 de julho de 2023 
  11. ↑ Guedes, Isabella A.; Barreto, André M. S.; Marinho, Diogo; Krempser, Eduardo; Kuenemann, Mélaine A.; Sperandio, Olivier; Dardenne, Laurent E.; Miteva, Maria A. (4 de fevereiro de 2021). «New machine learning and physics-based scoring functions for drug discovery». Scientific Reports (em inglês) (1). ISSN 2045-2322. doi:10.1038/s41598-021-82410-1. Consultado em 17 de julho de 2023 
  12. ↑ Sable, Rushikesh; Jois, Seetharama (23 de junho de 2015). «Surfing the Protein-Protein Interaction Surface Using Docking Methods: Application to the Design of PPI Inhibitors». Molecules (em inglês) (6): 11569–11603. ISSN 1420-3049. doi:10.3390/molecules200611569. Consultado em 17 de julho de 2023 
  13. ↑ Yu, Jinchao; Vavrusa, Marek; Andreani, Jessica; Rey, Julien; Tufféry, Pierre; Guerois, Raphaël (8 de julho de 2016). «InterEvDock: a docking server to predict the structure of protein–protein interactions using evolutionary information». Nucleic Acids Research (em inglês) (W1): W542–W549. ISSN 0305-1048. doi:10.1093/nar/gkw340. Consultado em 17 de julho de 2023 
  14. ↑ Pierce, Brian G.; Wiehe, Kevin; Hwang, Howook; Kim, Bong-Hyun; Vreven, Thom; Weng, Zhiping (15 de junho de 2014). «ZDOCK server: interactive docking prediction of protein–protein complexes and symmetric multimers». Bioinformatics (em inglês) (12): 1771–1773. ISSN 1367-4811. doi:10.1093/bioinformatics/btu097. Consultado em 17 de julho de 2023 
  15. ↑ Pons, Carles; Solernou, Albert; Perez-Cano, Laura; Grosdidier, Solène; Fernandez-Recio, Juan (15 de novembro de 2010). «Optimization of pyDock for the new CAPRI challenges: Docking of homology-based models, domain-domain assembly and protein-RNA binding». Proteins: Structure, Function, and Bioinformatics (em inglês) (15): 3182–3188. doi:10.1002/prot.22773. Consultado em 17 de julho de 2023 
  16. ↑ Torchala, Mieczyslaw; Moal, Iain H.; Chaleil, Raphael A. G.; Fernandez-Recio, Juan; Bates, Paul A. (15 de março de 2013). «SwarmDock: a server for flexible protein–protein docking». Bioinformatics (em inglês) (6): 807–809. ISSN 1367-4811. doi:10.1093/bioinformatics/btt038. Consultado em 17 de julho de 2023 
  17. ↑ de Vries, Sjoerd J; van Dijk, Marc; Bonvin, Alexandre M J J (maio de 2010). «The HADDOCK web server for data-driven biomolecular docking». Nature Protocols (em inglês) (5): 883–897. ISSN 1754-2189. doi:10.1038/nprot.2010.32. Consultado em 17 de julho de 2023 
  18. ↑ Vangone, A.; Rodrigues, J. P. G. L. M.; Xue, L. C.; van Zundert, G. C. P.; Geng, C.; Kurkcuoglu, Z.; Nellen, M.; Narasimhan, S.; Karaca, E. (março de 2017). «Sense and simplicity in HADDOCK scoring: Lessons from CASP-CAPRI round 1: HADDOCK in CASP-CAPRI Round 1». Proteins: Structure, Function, and Bioinformatics (em inglês) (3): 417–423. doi:10.1002/prot.25198. Consultado em 17 de julho de 2023 
  19. ↑ Stanzione, Francesca; Giangreco, Ilenia; Cole, Jason C. (2021). «Use of molecular docking computational tools in drug discovery». Elsevier (em inglês): 273–343. ISBN 978-0-323-85056-8. doi:10.1016/bs.pmch.2021.01.004. epub 2021 may 27. pmid: 34147204. Verifique |doi= (ajuda). Consultado em 17 de julho de 2023 
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