Acoplamiento molecular entre el 1,8-Cineol y la proteasa viral MPRO/3CLPRO del SARS-CoV-2 por medios computacionales

Abstract

El objetivo principal del presente trabajo fue realizar el estudio químico estructural del eucaliptol y el establecimiento del acoplamiento molecular con la proteasa viral del SARS-CoV-2. Desde los inicios de la pandemia del coronavirus fueron planteados muchos tratamientos para combatir o atenuar los síntomas de la enfermedad. A nivel local, en abril de 2020 se planteó como alternativa el uso del eucalipto para este propósito. No se reportaron estudios sobre las propiedades estructurales del eucaliptol, tampoco trabajos referidos a la reactividad de esta molécula, como las funciones Fukui. El presente trabajo se basa en los estudios de Sharma y Kaur (2020) quienes estudiaron el potencial inhibidor de la replicación del SARS-CoV2 del eucaliptol, a una de las principales proteasas implicadas en la reproducción del virus. Para este propósito en una etapa inicial se calcularon algunas propiedades moleculares de manera computacional, las propiedades moleculares, y descriptores de reactividad del eucaliptol fueron calculadas con el fin de entender el comportamiento reactivo mediante la Teoría Funcional de la Densidad (DFT) y los métodos Hartree Fock, simulado en condiciones de vacío y en medio etanólico, los valores encontrados fueron comparados con los datos de referencia del Banco de Datos Europeo. Para el acoplamiento molecular, la estructura de la proteasa viral del SARS-CoV-2 se tomó del banco de datos de proteínas PDB (Protein Data Bank, es un centro de datos de EE. UU. para el archivo global de datos estructurales en 3dimensiones para macromoléculas biológicas esenciales para la investigación y la educación en biología fundamental, salud y energía. y biotecnología) designada como 6LU7, esta se preparó para el acoplamiento eliminando las moléculas de agua, cofactores y algunas moléculas con las que viene resuelta su estructura cristalina. Se utilizaron el software PyRx – Virtual Screening Tool que utiliza a Autodock vina y a sus herramientas, el command prompt y seis 6 servidores en línea; 1-click docking, Covid 19 docking server, CB dock, , Docking server, Webina, Amdock. Para el acoplamiento se tomaron los parámetros: libre rotación de todos los enlaces del ligando con libertad conformacional, adición de cargas de Gasteiger a la proteína y al ligando, adición de hidrógenos a la proteína, generación de 100 poses para el ligando y empleo del Algoritmo Genético Lamarckiano (LGA). Este último se utilizó bajo las siguientes condiciones: 100 corridas del GA, 150 tamaño de población, 250000 máximo número de evaluaciones de energía. En cuanto a las longitudes de enlace intramolecular para el eucaliptol se encontró que no hay diferencia estadística significativa entre las longitudes de enlace en cuatro tratamientos cuánticos. En los orbitales frontera, un band gap de 8,1 eV entre los orbitales HOMO LUMO muestra que la molécula es muy estable, los orbitales HOMO-1 y LUMO+1 de 9,8 eV indica que se necesitaría mucha energía para que ocurra una transición electrónica. En el docking molecular, se obtuvieron las conformaciones del eucaliptol en el sitio activo de la proteasa del SARS Cov-2, seis de las conformaciones obtenidas con seis servidores y/o software presentan un RMSD (Desviación cuadrática media de las posiciones atómicas del inglés root-mean-square deviation; es la medida de la distancia promedio entre los átomos) de cero que corresponden a la energía de unión o energía de acoplamiento más probable, con valores de -4,5 Kcal/mol esta energía corresponde a la energía libre de Gibbs, por tanto, mientras más bajo sea el valor, más alta será la afinidad entre el ligando y el receptor. Se podría aseverar que esta conformación obtenida del eucaliptol es la más probable, pero hasta la fecha actual 04 de septiembre 2023 en el banco de datos de proteínas (PDB) no está reportado o archivado la molécula de eucaliptol acoplada con la main proteasa del SARS Cov2. Razón por la cual, no se pudo realizar una comparación con un modelo experimental. El entorno aminoacídico que rodea al eucaliptol constituyen los monómeros: Phe 140, Leu 141, Ser 144, Cys 145, His 163, His 164, Met 165, Glu 166, His 172 que se repiten en cada uno de los software y servicios en línea utilizados. Existe una predominancia de fuerzas de interacción hidrofóbica intermolecular en el acoplamiento, ya que también existen características hidrofóbicas en el sitio activo, debido a que la mayoría de los aminoácidos encontrados en este sitio activo son de carácter hidrofóbico.