[pt] A Doença de Alzheimer (DA) é a maior causa de demência, com cerca de 50 milhões de pacientes em todo mundo em 2020, e este número é projetado para triplicar até 2050, com o custo estimado de 1 trilhão de dólares anualmente. Biometais como cobre e zinco em sua forma iônica são capazes de interagir com o peptídeo beta-amiloide (Abeta), relacionado à doença, deixando-o mais suscetível a agregação, além de contribuírem para o aumento do estresse oxidativo no organismo.A perturbação na homeostase metálica no cérebro, especialmente de cobre e zinco, aumenta o estresse oxidativo no cérebro, gerando espécies reativas de oxigênio (ERO) e nitrogênio (ERN) principalmente através de reações de Fenton e Haber-Weiss. Adicionalmente, cobre e zinco aceleram a agregação de A(beta) ao se ligarem em certos resíduos deste peptídeo.Neste contexto, ligantes conhecidos como metalóforos vêm sido desenvolvidos com objetivo de sequestrar os íons metálicos ligados ao peptídeo ou proteína na finalidade de reduzir os oligômeros de A(beta) e/ou estresse oxidativo induzido por metais. Invés de ligar e sistematicamente remover quaisquer metais dos tecidos, os metalóforos agem a fim de restaurar a homeostase metálica fisiológica através da ligação específica com cobre e/ou zinco, atenuando suas interações anormais com o peptídeo, assim prevenindo a oligomerização.Neste sentido, dois ligantes N-acil-hidrazônicos, com fração eletroativa contendo ferroceno, denominados Feizona e Ferfurona, foram sintetizados e caracterizados com técnicas como FTIR, (1)H NMR, TGA, UV-Vis e XRD. A complexação desses ligantes com Cu(2+) e Zn(2+), bem como sua desprotonação amídica, foram estudadas por voltametria cíclica. Estes ligantes apresentaram capacidade satisfatória em coordenar íons de Cu(2+) em solução em temperatura ambiente, porém necessitam de um meio fortemente básico para coordenarem espécies de Zn(2+). Esta característica indica uma seletividade para íons de Cu(2+)em meio fisiológico.Estudos de estabilidade hidrolítica foram avaliados por espectroscopia eletrônica, mostrando excelente estabilidade configurada pela conjugação eletrônica na estrutura dos compostos. Adicionalmente, a estabilidade fotolítica também foi avaliada por diferentes técnicas, mostrando-se dependente do solvente.O estudo de complexação por voltametria cíclica destes ligantes comprova a dependência de um meio básico para coordenação efetiva de zinco, apresentando perfis sigmoidais duplos para ambos os metais, apontando para diferentes possibilidades na estequiometria de formação destes complexos.Parâmetros farmacológicos calculados foram avaliados utilizando ferramentas disponíveis, apresentando bons resultados teóricos para atravessar barreiras biológicas. As propriedades de potencial eliminação de radicais foram estudadas com radicais superóxidos gerados eletroquimicamente, mostrando eliminação destes radicais com diferenças estatisticamente significativas nas ondas anódicas das espécies de superóxido estudadas.A interação destes ligantes com o peptídeo A(beta)(1-40) foi estimado através de experimentos por voltametria de onda quadrada, mostrando mudanças na corrente do voltamograma, sugerindo uma interação com este peptídeo. O comportamento assintótico da variação de corrente ao longo da adição do peptídeo A(beta)(1-40) indica a saturação na interação dos ligantes com o peptídeo. Como as placas de A(beta) constitui um dos mais importantes marcadores da DA, os sinais eletroquímicos gerados a partir da interação dos ligantes com este marcador demostra o potencial destes compostos como sondas eletroquímicas no contexto dessa doença. / [en] Alzheimer s Disease (AD) is the leading cause of dementia, with around 50 million patients worldwide in 2020, and this number is projected to triple by 2050, with an estimated cost of 1 trillion dollars annually. Biometals such as copper and zinc in their ionic forms can interact with the disease-related beta-amyloid peptide (Abeta), making it more susceptible to aggregation, in addition to contributing to increased oxidative stress in the body. In this context, ligands known as metallophores have been developed to sequester metal ions bound to the peptide in order to reduce A(beta) oligomerization and/or metal-induced oxidative stress. Instead of binding and systematically removing any metals from tissues, metallophores aim to act by restoring physiological metal homeostasis through specific binding with copper and/or zinc, attenuating their abnormal interactions with the peptide. In this scenario, two N-acylhydrazone ligands, with an electroactive fraction containing ferrocene, named Feizone and Ferfurone, were synthesized and characterized using techniques such as FTIR, (1)H NMR, TGA, UV-Vis, and XRD. The complexation of these ligands towards Cu(2+) and Zn(2+), as well as their amide deprotonation, were studied by cyclic voltammetry. The hydrolytic and photolytic stabilities were also assessed through electronic spectroscopy. Their radical scavenging potential was studied towards electrochemically generated superoxide ions and their suitability as electrochemical probes was estimated through interaction with the A(beta)(1-40) peptide by square-wave voltammetry. Both ligands demonstrated satisfactory stability compared to other molecules of the same class, also showing radical scavenging potential with statistically significant differences in the anodic waves of superoxide species. Additionally, experiments involving the full-length A(beta)(1-40) showed current changes in the voltammogram, suggesting their interaction with this peptide. Since plaques formed by A(beta) are one of the main hallmarks of AD, these ligands show potential as electrochemical probes in the context of the disease.

[pt] O termo agregopatia é utilizado para definir doenças relacionadas ao dobramento incorreto e consequente agregação patológica de proteínas. A doença de Alzheimer (DA) caracteriza-se pela agregação do peptídeo (beta)-amiloide (A(beta)), enquanto o diabetes mellitus tipo 2 (DMT2) está relacionado ao polipeptídeo amiloide das ilhotas pancreáticas (IAPP). O dobramento defeituoso de proteínas e peptídeos leva à formação de oligômeros solúveis e tóxicos, que eventualmente acarretam morte celular. Além disto, ambas doenças apresentam uma componente endócrina (ou neuroendócrina no caso da DA), devido ao papel da insulina em suas fisiopatologias. Uma vez que a interação entre certos íons metálicos, como cobre(II), e determinados peptídeos é considerada uma das causas agravantes da agregação proteica, busca-se impedir ou atenuar as interações anômalas metalproteína através da utilização de metalóforos hidrazônicos. Estes são compostos com afinidade moderada por biometais, desenvolvidos com o intuito de restaurar a homeostase metálica e reduzir o estresse oxidativo presente nestas doenças. Neste contexto, o presente trabalho descreve o desenvolvimento de dois novos metalóforos cujas estruturas foram inspiradas em moléculas que se ligam a receptores celulares: X1TMP (1-metil-1H-imidazol-2-carboxaldeído 3,4,5- trimetoxibenzoíl hidrazona), baseado na mescalina, que se liga seletivamente à receptores cerebrais, e X1NIC (1-metil-1H-imidazol-2-carboxaldeído nicotinoíl hidrazona), pensado com base na estrutura da nicotina, que apresenta receptores funcionais nas ilhotas pancreáticas e em células (beta). Na primeira parte do trabalho, avaliou-se o potencial metalofórico do X1TMP frente a modelos biofísicos de DA, utilizando o peptídeo A(beta)1-40 e seu fragmento coordenante A(beta)1-16, comparando-o com seu derivado não-substituído X1Benz (1-metil-1H-imidazol2-carboxaldeído benzoíl hidrazona). Os valores de log P calculados e experimentais foram semelhantes para ambos e dentro da faixa ideal e, de maneira geral, todos os parâmetros físico-químicos avaliados estão de acordo com as diretrizes para fármacos orais direcionados ao sistema nervoso central. A partir do método de Job, foi verificado que ambas hidrazonas apresentaram interação com cobre(II) com estequiometria do tipo ML. Os valores aparentes de log K foram de 5,74 mais ou menos 0,15 e 5,87 mais ou menos 0,11 para X1TMP e X1Benz respectivamente, indicando que a presença das metoxilas não influencia na estabilidade do complexo formado. Ambos os compostos foram capazes de diminuir a produção de espécies reativas de oxigênio pelo sistema Cu(A(beta)) sob condições pseudo-fisiológicas, com o X1TMP sendo ligeiramente mais eficaz do que o X1Benz. Além disto, as hidrazonas foram capazes de inibir a agregação de A(beta) em condições equimolares na presença e, surpreendentemente, na ausência de cobre(II). Utilizando a técnica 1H15N HSQC foi possível verificar que o X1Benz interage diretamente com o peptídeo, o que justifica o efeito observado. Por outro lado, a inibição da agregação mediada por cobre pode ocorrer através da formação de um complexo ternário, como evidenciado por experimentos de 1H NMR. Na segunda parte do trabalho, estudou-se o efeito do X1NIC no modelo de DMT2. Entretanto, uma mistura de estereoisômeros geométricos foi obtida durante a síntese, o que direcionou o estudo para comparação desses isômeros, e como ambos interagem com o sistema Cu2+ ‒hIAPP. Uma vez purificados e caracterizados, determinou-se experimentalmente os valores de coeficiente de partição octanol-água respectivamente como 0,62 mais ou menos 0,01 e 0,87 mais ou menos 0,02 para X1NIC-(E) e X1NIC-(Z). Mais uma vez a afinidade aparente ligante-metal foi determinada, com valores de log K = 5,82 mais ou menos 0,16 para o isômero tridentado (E) e 5,04 mais ou menos 0,04 para o isômero bidentado (Z). O fragmento coordenante hIAPP18-22 foi utilizado para avaliar a interação do peptídeo com o cobre(II) e o efeito dos ligantes neste sistema. Através de experimentos de RMN de alto campo, a coordenação do tipo N3O foi confirmada para o peptídeo, evidenciando a histidina como sítio de ancoragem do metal. Ambos os isômeros formaram complexos ternários, embora com estabilidades diferentes, conforme demonstrado tanto por RMN quanto por voltametria cíclica. Por outro lado, a adição de um excesso de X1NIC-(E) se mostrou eficaz na remoção de cobre ligado ao peptídeo, enquanto o mesmo não foi observado para X1NIC-(Z), evidenciando a necessidade de um sítio tridentado para uma boa ação metalofórica por parte destes ligantes. Vale ressaltar que provavelmente os próprios complexos ternários sejam capazes de parcialmente neutralizar os efeitos deletérios relacionados à química redox do metal. O presente trabalho complementa o conhecimento acerca da nova geração de metalóforos hidrazônicos contendo 1-metilimidazol, trazendo novas perspectivas para suas aplicações em futuros trabalhos direcionados tanto para DA quanto para o DMT2. / [en] Both Alzheimer s disease (AD) and type-2 diabetes mellitus (T2DM) are considered metal-enhanced aggregopathies, in which the anomalous interactions between copper(II) and the A(beta) and IAPP peptides, respectively, lead to protein misfolding, aggregation and oxidative stress. In this scenario, our research group proposed the use of 1-methylimidazole-containing N-acylhydrazones as metallophores, aiming to compete with the interaction of this metal ion with amyloidogenic proteins, intervening in the process of aggregation and restoring metal homeostasis. In the present work, two new compounds of this series were proposed, based on the structure of mescaline and nicotine: X1TMP and X1NIC. The first was evaluated in biophysical models of AD using the A(beta)1-40 peptide and its fragment A(beta)1-16 and was compared to its unsubstituted analogue X1Benz. X1NIC, on the other hand, was synthesized separately as its (E) and (Z) isomers, and they were in turn studied using the coordinating hIAPP18-22 fragment in the context of T2DM. X1TMP and X1Benz were both able to lessen the coppermediated production of ROS and prevent A(beta) aggregation in the presence and absence of this metal. The formation of ternary species with different stabilities was clearly demonstrated for the studied compounds in both AD and T2DM systems using different techniques. In the case of T2DM, however, only X1NIC- (E) seemed able to remove copper(II) from hIAPP18-22 at ligand excess conditions, which is consistent with its higher affinity for this ion. It is worth mentioning that all tridentate hydrazones [X1TMP, X1Benz and X1NIC-(E)] presented similar, moderate, apparent affinity constant values, while X1NIC-(Z) had a weaker interaction with copper since it performs as a bidentate ligand. In general, these new compounds demonstrated promising metallophoric activity and proved ability to interfere with the anomalous copper-peptide interactions. It is possible that the ternary species are enough to partially passivate the metal, avoiding deleterious redox cycling effects.

The arsenal of drugs available for treating Leishmania infections is limited and presents high toxicity. Therefore, new, effective, and less toxic leishmaniasis treatments are still needed. In this work, two series of derivatives, containing a semicarbazone or hydrazide-N- acylhydrazone scaffolds was designed and synthetized as protease inhibitors. From these series, derivatives LASSBio 1483, LASSBio 1705, LASSBio 1707 and LASSBio 1736 highlighted, showing in vitro and in vivo leishmanicidal activities. Thus, these derivatives presented a potent leishmanicidal activity against amastigotes of L. major (IC50 of 1.5 µΜ to LASSBio 1483, 8.5 µΜ to LASSBio 1705 and 1.,9 µΜ to LASSBio 1707) , L. amazonensis (IC50 of 3.5 µΜ to LASSBio 1483 and 84.0 µΜ to LASSBio 1736), L. braziliensis (IC50 of 31.7 µΜ to LASSBio 1483, 8.0 µΜ to LASSBio 1705 and 5.3 µΜ to LASSBio 1736) and L. chagasi (IC50 of 53.3 µΜ to LASSBio 1707 and 57,6 µΜ to LASSBio 1736). Also, the leishmanicidal activity of derivatives LASSBio-1483, LASSBio 1705, LASSBio 1707 and LASSBio 1736 were mediated via induction of apoptosis as evidenced by externalization of phospholipids, despolarization of mitochondrial membrane and elevation of activation of caspases. The ultrastructural morphological effects against the parasite of LASSBio 1483 and LASSBio 1736 against L. chagasi promastigotes were also verified. The treatment of L. amazonensis -infected BALB/c mice with derivatives LASSBio 1483 (effect of 30.5% and 33.3% in infected ear, by p.o and i.p., respectively), LASSBio 1705 1483 (effect of 58.5% in infected ear and 61.1% in lymph node, i.p.), LASSBio 1707 (effect of 56.5% in lymph node, i.p.) and LASSBio 1736 (effect of 53.6% in infected ear, i.p.)or the treatment of L. chagasi - infected hamsters with LASSBio 1707 (effect of 53.6, i.p.)and LASSBio 1736 (effect of 46.0%, i.p.) led to a significant reduction of parasite burden when compared to controls that received PBS. The treatment with these derivatives did not result in hepatic or renal toxicity in these animals models of leishmaniasis. These data make LASSBio 1483, LASSBio 1705, LASSBio 1707 and LASSBio 1736 new lead-candidates against cutaneous and visceral leishmaniasis. / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / O arsenal de fármacos disponíveis para o tratamento das infecções por Leishmania spp. é limitada e de elevada toxicidade. Portanto, novos tratamentos, eficazes e menos tóxicos para leishmaniose ainda são necessários. Neste trabalho, duas séries de derivados contendo as subunidades semicarbazona ou hidrazida-N-acilhidrazona foram desenhados e sintetizados como inibidores de proteases. A partir destas séries, os derivados LASSBio 1483, LASSBio 1705, LASSBio 1707 e LASSBio 1736 se destacaram, mostrando atividade leishmanicida in vitro e in vivo . Assim, esses derivados apresentaram atividade leishmanicida potente contra amastigotas de L. major (CI 50 de 1,5 µΜ para LASSBio 1483, 8,5 µΜ para LASSBio 1705 e 15,9 µΜ para LASSBio 1707) , L. amazonensis (CI 50 de 3,5 µΜ para LASSBio 1483 e 84,0 µΜ para LASSBio 1736) , L. braziliensis (CI 50 de 31,7 µΜ para LASSBio 1483, 8,0 µΜ para LASSBio 1705 e 5,3 µΜ para LASSBio 1736) e L. chagasi (CI 50 de 53,3 µΜ para LASSBio 1707 e 57,6 µΜ para LASSBio 1736). Além disso, a atividade leishmanicida dos derivados LASSBio 1483, LASSBio 1705, LASSBio1707 e LASSBio 1736 foi mediada via indução de apoptose como evidenciado pela externalização de fosfolipídeos de membrana, despolarização da membrana mitocondrial e ativação de caspases. Os efeitos morfológicos ultra-estruturais de LASSBio 1483 e LASSBio 1736 em promastigotas de L. chagasi também foram verificados. O tratamento de camundongos BALB/c infectados por L. amazonensis com os derivados LASSBio 1483 (efeito de 30,5% e 33,3% na orelha infectada, por v.o. e i.p., respectivamente), LASSBio 1705 (efeito de 58,1% na orelha infectada e de 61,1% no linfonodo, i.p.) , LASSBio 1707 (efeito de 56,5% no linfonodo, i.p.) e LASSBio 1736 (efeito de 38,8% na orelha infectada , i.p.) ou o tratamento de hamsters infectados por L. chagasi com LASSBio 1707 (efeito de 53,6%, i.p.) e LASSBio 1736 (efeito de 46,0%, i.p.), na dose de 30 µmols/kg/dia, levaram a uma redução significativa da carga parasitária quando comparados aos controles que receberam PBS. O tratamento com estes derivados não resultaram em toxicidade hepática ou renal nestes modelos animais de leishmaniose. Estes dados fazem de LASSBio-1483, LASSBio-1705, LASSBio-1707 e LASSBio-1736 novos candidatos a protótipos a fármacos contra leishmaniose cutânea e visceral