Estudo revela novos inibidores de enzima relacionada com a inflamação

Descoberta feita no Centro de Processos Redox em Biomedicina da USP pode impulsionar estudos sobre os papéis biológicos da h15-LOX-2 e o desenvolvimento de novos fármacos

Agência FAPESP* – Por meio de ferramentas computacionais e de triagem virtual, pesquisadores do Centro de Processos Redox em Biomedicina (Redoxoma) identificaram novos inibidores da enzima 15-lipoxigenase-2 humana (h15-LOX-2). Essa proteína desempenha papéis importantes em processos inflamatórios e metabólicos, além de contribuir para a homeostase celular.

A descoberta, descrita no Journal of Medicinal Chemistry, pode abrir novos caminhos para investigar as funções biológicas e patológicas da enzima, além de fornecer candidatos promissores para o desenvolvimento de novos fármacos.

“Apesar de a h15-LOX-2 representar um potencial alvo biológico, ela tem sido muito pouco explorada com essa finalidade. Nosso trabalho contribui com novos inibidores, que têm diversidade estrutural entre si e em relação a inibidores já descritos na literatura. E, além disso, eles apresentam propriedades fármaco-similares, segundo as predições baseadas em modelos computacionais”, afirma Lucas Gasparello Viviani, autor principal do artigo.

Viviani é bolsista de pós-doutorado da FAPESP no Laboratório de Lipídeos Modificados e Bioquímica Redox do Instituto de Química da Universidade de São Paulo (IQ-USP), sob a supervisão da professora Sayuri Miyamoto.

A h15-LOX-2 pertence à família das lipoxigenases (LOXs), enzimas que catalisam a oxidação de ácidos graxos poli-insaturados, formando hidroperóxidos específicos. Em seres humanos, seis isoformas de LOX têm papéis especializados em diferentes tecidos, regulando processos como inflamação, proliferação celular e regulação do estado redox intracelular. A h15-LOX-2 é expressa predominantemente em macrófagos, pele, córnea, pulmões e próstata, onde catalisa a conversão do ácido araquidônico em um composto que influencia significativamente respostas inflamatórias e celulares.

“Na cascata de inflamação, a h15-LOX-2 é uma das poucas enzimas capazes de atuar sobre lipídios complexos. Ela pode oxidar membranas e ésteres de colesterol, enquanto a maioria das lipoxigenases atua em ácidos graxos livres. Escolhemos estudar essa enzima também por suas particularidades em termos de atividade enzimática”, comenta Miyamoto.

Validação experimental

A triagem virtual é uma técnica que emprega métodos computacionais para selecionar compostos com potencial atividade biológica em grandes bancos de dados. Nesse estudo, os pesquisadores partiram de um banco contendo 8 milhões de compostos pré-filtrados para propriedades fármaco-similares, considerando fatores como absorção, distribuição, metabolismo, excreção e toxicidade. Em seguida, aplicaram filtros sequenciais baseados em diferentes abordagens metodológicas para simplificar o processo.

“Um ponto bastante importante desse trabalho foi o uso de um filtro baseado em similaridade de formato molecular como passo inicial, fundamentado na ideia de que há uma complementaridade de formato entre um composto de baixa massa molecular – como o inibidor – e o seu sítio de ligação na proteína-alvo. Uma vantagem desse método é que mesmo compostos que compartilham o mesmo formato podem apresentar estruturas diferentes. Como um dos nossos objetivos era selecionar compostos estruturalmente diferentes dos inibidores já existentes, essa etapa foi fundamental para o sucesso de nossa abordagem,” explica Viviani.

Os papéis fisiológicos específicos da h15-LOX-2 ainda estão sendo investigados. A enzima está envolvida na biossíntese de mediadores lipídicos inflamatórios e na formação de placas ateroscleróticas. Estudos indicam que a expressão da enzima é significativamente maior em lesões ateroscleróticas da artéria carótida humana em comparação com artérias saudáveis. Além disso, evidências apontam para uma possível associação entre a h15-LOX-2 e o desenvolvimento de determinados tipos de câncer.

A h15-LOX-2 e outras enzimas LOX podem ainda estar envolvidas na ferroptose, uma forma de morte celular dependente de ferro associada à peroxidação lipídica. Nesse caso, a inibição da enzima poderia ser benéfica.

A enzima também pode estar relacionada com a regulação da senescência celular em células epiteliais e desempenhar um papel na homeostase do colesterol em macrófagos, conforme descrito em estudos recentes.

Próximos passos

Agora, os pesquisadores planejam propor alterações estruturais nos compostos identificados, para aumentar sua potência inibitória. “Outro objetivo é melhorar algumas propriedades físico-químicas, como, por exemplo, a solubilidade em meio aquoso, o que poderia favorecer suas propriedades farmacocinéticas”, diz Viviani.

Miyamoto enfatiza que mais testes são necessários. “Além de melhorar a eficiência, os inibidores precisam ser testados em células e modelos animais, para confirmar que eles atingem a enzima-alvo e agem como pretendido.”

O artigo Identification of Novel Human 15-Lipoxygenase-2 (h15-LOX-2) Inhibitors Using a Virtual Screening Approach pode ser lido em: https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acs.jmedchem.4c01884.

* Com informações do Redoxoma, um Centro de Pesquisa, Inovação e Difusão (CEPID) da FAPESP.