in silico design of a multimodal trimeric peptide candidate predicted to simultaneously target glycemic control, autoimmunity, and pancreatic ß-cell regeneration in type 1 diabetes

Abstract

RESUMO INTRODUÇÃO: O diabetes mellitus tipo 1 (DM1) acomete atualmente 9,5 milhões de indivíduos em todo o mundo, com incidência projetada em ascensão até 2040. O manejo clínico permanece ancorado na reposição exógena de insulina, estratégia que não interrompe a insulite mediada por linfócitos T CD8? autorreativos, tampouco bloqueia a apoptose das células ß induzida por IL-1ß, nem restaura a identidade endócrina dependente de PDX-1/NGN3. Nenhum agente aprovado para terapia do DM1 aborda esses três eixos fisiopatológicos de forma concomitante. Objetivo: Desenvolver computacionalmente e validar o TrimInsulinX-3 (TIX-3), um peptídeo trimérico candidato projetado para engajar simultaneamente o receptor de insulina (InsR), o complexo IL- -1R1/IL-1ß e o eixo receptor de GLP-1/PDX-1, dentro de um único arcabouço molecular. MÉTODOS: Três monômeros funcionalmente ortogonais — M1- InsA, M2-ImmunoQ e M3-BetaR — foram desenhados de novo por meio de geração de esqueleto proteico via RFdiffusion, otimização de sequência com ProteinMPNN e validação multimérica pelo AlphaFold2, utilizando exclusivamente plataformas de código aberto. O construto trimérico foi montado com ligantes PEG4 estabilizados por pontes dissulfeto e submetido a 200 ns de dinâmica molecular (GROMACS 2023.3/campo de força AMBER ff19SB). O docking molecular foi realizado com AutoDock Vina 1.2.7 e validado de forma cruzada com HADDOCK 2.4; as energias livres de ligação foram calculadas via gmx_ MMPBSA. As propriedades ADMET foram preditas com pkCSM e SwissADME; a imunogenicidade foi avaliada com NetMHCpan- 4.1/NetMHCIIpan-4.3. RESULTADOS: Todos os monômeros adotaram conformações estáveis do tipo hélice–alça–hélice (pLDDT >85; iBSA >850 Ų). O RMSD do esqueleto proteico estabilizou-se abaixo de 2,3 Å ao longo das simulações de 200 ns. A convergência do docking foi elevada entre as plataformas (RMSD de Ca <1,6 Å), com ?Glig previsto de -11,2, -10,6 e -11,9 kcal·mol?¹ para InsR, IL-1R1 e GLP-1R, respectivamente. O perfil ADMET predito — t½ ~18 h, biodisponibilidade subcutânea ~78%, LogP -1,4 e mutagenicidade AMES negativa — é compatível com o de peptídeos terapêuticos de administração injetável. Após processo iterativo de desimunização, nenhum ligante forte de MHC foi identificado entre os 166 alelos avaliados. CONCLUSÃO: O TIX-3 constitui o primeiro peptídeo trimérico concebido in silico para abordar os eixos metabólico, imunológico e regenerativo do DM1 em uma arquitetura molecular unificada, e seu perfil farmacológico previsto fundamenta o avanço para validação experimental. Descritores: Diabetes mellitus tipo 1; Desenho in silico de peptídeos; Biofármaco