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http://hdl.handle.net/11422/29131
| Type: | Tese |
| Title: | Elaboração de modelos preditivos da potencial atividade antiviral de espécies da biodiversidade brasileira frente ao SARS-CoV-2 através de métodos computacionais |
| Author(s)/Inventor(s): | Gomes, Brendo Araujo |
| Advisor: | Leitão, Suzana Guimarães |
| Co-advisor: | Scotti, Marcus Tullius |
| Abstract: | O SARS-CoV-2 pode causar danos multissistêmicos com risco de morte, sendo responsável por altos índices de infecção e mortalidade, muitas vezes subnotificados. Metabólitos secundários de plantas têm se mostrado promissores como antivirais, atuando no fortalecimento do sistema imunológico, na proteção contra infecções e na inibição da replicação viral, especialmente contra alvos como a SP e as proteases 3CLpro e PLpro. A biodiversidade brasileira oferece vasto potencial para a descoberta de novas moléculas bioativas. Além disso, ferramentas computacionais como modelos preditivos e redes moleculares aceleram a triagem e identificação de compostos com atividade contra a COVID-19, otimizando recursos e ampliando as possibilidades terapêuticas. Diante desse cenário, este estudo teve como objetivo desenvolver modelos preditivos capazes de identificar potenciais espécies vegetais e suas substâncias bioativas, utilizando triagens químicas e biológicas de extratos da Fito-Extractoteca com possível ação antiviral contra o SARS-CoV-2. Os dados dessas triagens foram empregados na construção de modelos preditivos por meio de métodos quimiométricos, bem como na criação de redes moleculares para investigação qualitativa e anotação das substâncias preditas. As etapas de triagem química e biológica apresentaram resultados promissores na indicação de espécies vegetais com potencial inibitório anti-SARS-CoV-2. Além disso, abordagens de mineração de dados (data mining) e molecular networking demostraram ser contribuintes essenciais para o ajuste dos modelos desenvolvidos e análises complementares. Os resultados obtidos demonstram o potencial da biodiversidade brasileira como fonte de agentes anti-SARSCoV-2, e a sua capacidade de ação através de mecanismos distintos de forma multitarget. Os modelos preditivos otimizaram o processo de busca por substâncias anti-SARS-CoV-2, além de fornecer insights significativos para o refinamento dos ensaios subsequentes. Além disso, demonstram que os modelos preditivos baseados em triagens experimentais facilitam o estudo de matrizes complexas, configurando-se como alternativas promissoras frente a ensaios de menor precisão, como o docking molecular, ou de custos mais elevados, como o fracionamento bioguiado e a desreplicação. Esses avanços representam um progresso significativo na busca por novos candidatos a fármacos contra a COVID-19, aproveitando a diversidade vegetal do Brasil e empregando métodos computacionais para otimizar o processo de triagem e identificação de substâncias com atividade antiviral. |
| Abstract: | SARS-CoV-2 can cause multisystemic damage with a risk of death and has been responsible for high infection and mortality rates, often underreported. Plant secondary metabolites have shown promise as antiviral agents by strengthening the immune system, protecting against infections, and inhibiting viral replication—particularly through interaction with targets such as the Spike protein and viral proteases 3CLpro and PLpro. Brazil’s vast biodiversity offers great potential for the discovery of new bioactive molecules. Additionally, computational tools such as predictive models and molecular networks accelerate the screening and identification of compounds with activity against COVID-19, optimizing resources and expanding therapeutic possibilities. In this context, the present study aimed to develop predictive models capable of identifying potential plant species and their bioactive compounds by using chemical and biological screenings of extracts from the Fito-Extractoteca, with possible antiviral activity against SARS-CoV-2. The data from these screenings were used to construct predictive models through chemometric methods, as well as to generate molecular networks for qualitative investigation and annotation of the predicted substances. The chemical and biological screening steps yielded promising results in identifying plant species with anti-SARS-CoV-2 inhibitory potential. Moreover, data mining and molecular networking approaches proved to be essential contributors to the refinement of the developed models and to complementary analyses. The results highlight the potential of Brazilian biodiversity as a source of anti-SARS-CoV-2 agents, with multitarget activity through distinct mechanisms. The predictive models optimized the search for anti-SARS-CoV-2 substances and provided meaningful insights for the improvement of subsequent assays. Furthermore, these models—based on experimental screenings— facilitated the study of complex matrices and emerged as promising alternatives to less precise assays, such as molecular docking, or more costly strategies like bioassay-guided fractionation and dereplication. These advances represent significant progress in the search for new drug candidates against COVID-19, by leveraging Brazil’s plant diversity and applying computational methods to streamline the screening and identification of antiviral compounds. |
| Keywords: | Bioprospecção Quimiometria Quimioinformática Química medicinal COVID-19 SARS-CoV-2 Compostos fitoquímicos Biodiversidade Biotecnologia vegetal |
| Subject CNPq: | CNPQ::CIENCIAS BIOLOGICAS::MICROBIOLOGIA |
| Program: | Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia Vegetal e Bioprocessos |
| Production unit: | Decania do Centro de Ciências da Saúde |
| Publisher: | Universidade Federal do Rio de Janeiro |
| Issue Date: | 29-Apr-2025 |
| Publisher country: | Brasil |
| Language: | por eng |
| Right access: | Acesso Aberto |
| Citation: | GOMES, Brendo Araujo. Elaboração de modelos preditivos da potencial atividade antiviral de espécies da biodiversidade brasileira frente ao SARS-CoV-2 através de métodos computacionais. xxiii, 157 f. Tese (doutorado) - Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia Vegetal e Bioprocessos, Decania do Centro de Ciências da Saúde, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2025. |
| Appears in Collections: | Biotecnologia Vegetal e Bioprocessos |
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