Melatonina

Caracterização estrutural da melatonina como um inibidor da Wnt desacilase Notum


doi: 10.1111 / jpi.12630. Epub 2020, 24 de janeiro.

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Yuguang Zhao et al. J Pineal Res. Março de 2020.

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Resumo

O hormônio melatonina, secretado pela glândula pineal, medeia vários efeitos fisiológicos, incluindo a modulação da sinalização Wnt / β-catenina. A modificação do palmitoleato lipídico Wnt é essencial para sua atividade de sinalização, enquanto a carboxilesterase Notum pode remover o lipídeo do Wnt e inativá-lo. A inibição da enzima Notum pode, portanto, regular positivamente a sinalização Wnt. Enquanto procurava por inibidores de Notum por triagem de fragmento cristalográfico, um composto N-[2-(5-fluoro-1H-indol-3-yl)ethyl]acetamida que é estruturalmente semelhante à melatonina chamou nossa atenção. Em seguida, embebemos a melatonina e seu precursor N-acetilserotonina em cristais de Notum e obtivemos estruturas de alta resolução (≤1,5 Å) de seus complexos. Em cada uma das estruturas, duas moléculas compostas se ligam a Notum: uma na bolsa catalítica da enzima, sobrepondo-se ao espaço ocupado pela cauda acila do palmitoleato lipídico Wnt, e a outra na borda da bolsa oposta à entrada do substrato. Embora a atividade inibitória da melatonina mostrada por ensaios enzimáticos in vitro seja baixa (IC50 75 µmol / L), a informação estrutural relatada aqui fornece uma base para o projeto de drogas potentes e acessíveis ao cérebro para doenças neurodegenerativas, como a doença de Alzheimer, em que a regulação positiva da sinalização Wnt pode ser benéfica.

Palavras-chave: Notum; Sinalização Wnt; estrutura de cristal; tela de fragmento; melatonina.

Declaração de conflito de interesse

Os autores não têm interesses financeiros concorrentes a declarar.

Figuras

figura 1
figura 1

Estruturas químicas de inibidores de Notum e seus mapas de densidade de elétrons. A linha superior mostra as estruturas químicas do inibidor; a linha do meio mostra os ligantes dentro da bolsa enzimática Notum em bastões com | Fo – Fc | omitir mapas de densidade de elétrons contornados em 3 σ; a linha inferior mostra os ligantes na parte externa da bolsa. A, fragmento atingiu o composto N[2‐(5‐fluoro‐1H‐indol‐3‐yl)ethyl]acetamida com nome de ligante de PDB HWH (código de PDB 6TR7). B, Melatonina com nome de ligante PDB ML1 (código PDB 6TR5). C, N-acetilserotonina com nome de ligante PDB ASE (código PDB 6TR6). A densidade extra de elétrons associada ao grupo hidroxila C2 de ASE_I, mas não com ASE_O, é indicada pela seta preta

Figura 2
Figura 2

Representações de desenhos animados de estruturas Notum. A, estrutura do complexo Notum-melatonina. As estruturas do núcleo da α / β-hidrolase conservadas são coloridas em violeta, o domínio da tampa em azul-petróleo e as alças em cinza. A melatonina é mostrada como bastões amarelos. As cadeias laterais da tríade catalítica da enzima são mostradas como bastões de violeta. B, Alinhamento do complexo Notum ‐ melatonina (PDB código 6TR5), na cor azul-petróleo) com duas estruturas apo; um na conformação aberta (código PDB 4UZ1, em azul claro) e um na conformação fechada (vermelho escuro; código PDB 4UYU). C, Alinhamento de estruturas de Notum ligado à melatonina (amarelo; código PDB: 6TR5), N‐[2‐(5‐fluoro‐1H‐indol‐3‐yl)ethyl]acetamida (ciano; código PDB 6TR7) e N-acetilserotonina (magenta; código PDB: 6TR7). D, Close da região do loop β6_αD de B mostrando movimento ou desordem em apo e estruturas ligadas à melatonina

Figura 3
Figura 3

Bolso enzimático Notum e detalhes de ligação do inibidor. A, A bolsa de enzima é mostrada como uma superfície cinza com transparência de 50%. O ML1 ligado (amarelo; código PDB: 6TR5), HWH (ciano; código PDB: 6TR7) e ASE (magenta; código PDB: 6TR6) e palmitoleato (azul; código PDB 4UZQ) são mostrados como bastões. Os inibidores de bolso externo também são mostrados. B-D, os detalhes de ligação dos inibidores Notum. A estrutura Notum é mostrada como uma fita com uma molécula relacionada à simetria em cinza. Os resíduos de Notum que interagem com os inibidores enzimáticos de bolso são marcados em preto enquanto os externos estão em cinza. As ligações de hidrogênio são mostradas como linhas amarelas tracejadas

Figura 4
Figura 4

Ensaios de desvio térmico e atividade enzimática. A, Exemplo de curvas de fusão com compostos na concentração de 100 µmol / L. A temperatura de fusão (Tm) para Notum com cada composto é indicada. B-D, Ensaio enzimático Notum com OPTS como substrato. As curvas foram ajustadas com regressão não linear (log da concentração do inibidor versus resposta normalizada)

Figura 5
Figura 5

Diagrama de desenho animado mostrando modelo para modulação de sinalização Wnt por inibidores de moléculas pequenas Notum. Os inibidores de pequenas moléculas são representados como pequenos círculos. Os Wnts ativos são mostrados na cor rosa com o lipídio palmitoleato em vermelho e o Wnt inativo em cinza. O Notum ativo está em laranja e o Notum inativo em cinza

Figura 6
Figura 6

Comparação do modo de ligação da melatonina com JV5 e JV8. A, O modo de ligação da melatonina (marrom; código PDB 6TR5) é sobreposto com indazol 38, JV5 (bastões verdes, código PDB 6R8Q) e B, com isoquinolina 45, JV8 (bastões cinza, código PDB 6R8R). A cadeia principal de Notum é mostrada como traço Cα e as cadeias laterais dos resíduos W128 e A342 como bastões

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Referências

    1. Falcon J, Besseau L, Fuentes M, Sauzet S, Magnanou E, Boeuf G. Evolução estrutural e funcional do sistema de melatonina pineal em vertebrados. Ann NY Acad Sei. 2009; 1163: 101‐111. – PubMed
    1. Pfeffer M, Korf HW, Wicht H. Synchronizing effects of melatonin on diurnal and circadian ritms. Gen Comp Endocrinol. 2018; 258: 215‐221. – PubMed
    1. Cipolla ‐ Neto J, Amaral FG, Afeche SC, Tan DX, Reiter RJ. Melatonina, metabolismo energético e obesidade: uma revisão. J Pineal Res. 2014; 56 (4): 371‐381. – PubMed
    1. Paulis L, Simko F. Modulação da pressão arterial e proteção cardiovascular pela melatonina: mecanismos potenciais por trás. Physiol Res. 2007; 56 (6): 671‐684. – PubMed
    1. Simonneaux V. Um beijo para impulsionar ritmos na reprodução. Eur J Neurosci. 2018; 1-22. – PubMed

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