Submitted by Heitor Rapela Medeiros (heitor.rapela@ufpe.br) on 2015-03-04T12:11:47Z No. of bitstreams: 2 Dissertação final_Lucas Oliveira da Silva.pdf: 2921782 bytes, checksum: e4159f23df63a011a0cfe5543f68c68a (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-04T12:11:47Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação final_Lucas Oliveira da Silva.pdf: 2921782 bytes, checksum: e4159f23df63a011a0cfe5543f68c68a (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Previous issue date: 2010-02-26 / FACEPE / Passado mais de cem anos a partir da descoberta da doença de Chagas em 1909, esse mal que afeta cerca de 18.000 milhões de pessoas ainda se encontra sem uma quimioterapia adequada. As duas únicas drogas utilizadas no tratamento atual da doença de Chagas, Nifurtimox e o Benznidazol, mostram-se totalmente inadequadas, tendo em vista seus altos índices de efeitos colaterais e ineficácia na fase crônica da doença. Atrelado a isto, ainda existe o fato de existir resistência por parte de cepas do parasita. Afetando principalmente classes mais baixas da população, a Doença de Chagas tem sido negligenciada no que diz respeito aos campos de pesquisa e desenvolvimento de novos fármacos, havendo, desta forma, uma grande necessidade na busca por novas drogas antichagásicas. Semicarbazonas representam uma classe de compostos com grande potencial antichagásico, tendo sido relatado por diversos pesquisadores sua grande diversidade de ações biológicas, como antimicrobiana, antitumoral, anticonvulsivante e principalmente anti T. cruzi. Neste trabalho, derivados aril-semicarbazônicos foram sintetizados por meio da reação de condensação entre diversos aril-aldeídos substituídos e a semicarbazida hidroclorada, os quais tiveram suas estruturas confirmadas por meio de espectroscopia de infravermelho e de ressonância magnética nuclear de próton. Foi desenvolvida uma série de 20 aril-semicarbazonas, das quais foram avaliadas suas atividades biológicas, como ação anti-T. cruzi e citotoxicidade, além da ação antimicrobiana. A toxicidade aguda de alguns derivados da série foi determinada. Em relação ao poder antimicrobiano, esses compostos apresentaram de baixa a moderada ação. Tratando-se da atividade frente ao parasita causador da doença de Chagas, merecem atenção os compostos 04, 08 e 10 que demonstraram uma moderada ação anti T. cruzi, e o composto 16 que se mostrou o mais promissor da série, chegando a possuir atividade superior aos fármacos padrões, Nifurtimox e Benznidazol. Analisando os dados de citotoxicidade, podemos observar que se trata de moléculas com baixas propriedades citotóxicas, as quais chegam a ser cerca de 100 vezes menor que a apresentada pelo Nifurtimox, por exemplo. No teste de toxicidade aguda, foi observado que por meio da dose oral de 2000 mg/kg os derivados semicarbazônicos avaliados mostraram-se pouco tóxicos, não provocando morte dos animais por um período de 14 dias, e após sacrifício destes, não foram encontradas modificações anatômicas consideráveis nos órgãos observados, fígado, rins e baço. O derivado 06 apresentou excelente ação antitumoral, com inibição de 74,74% do tumor Sarcoma 180. Frente aos resultados obtidos fica-se evidenciada a importância biológica dos derivados aril-semicarbazônicos sintetizados, comprovada principalmente pelas notáveis atividades anti T-cruzi e antitumoral desempenhadas pelos compostos 16 e 06, respectivamente.

Doenças como malária, esquistossomose, filaríase linfática, dengue, leishmaniose e mal de Chagas são endêmicas em países tropicais. Referente ao período entre 1975 e 2004, apenas 1% dos 1.556 novos fármacos registrados foi destinado ao tratamento destas doenças. Somente a doença de Chagas possui aproximadamente 18 milhões de casos em todo mundo. Até o momento, a quimioterapia para o tratamento dessa antropozoonose constitui-se basicamente de dois fármacos, o nifurtimox, proscrito no Brasil, e o benznidazol. Estes fármacos, além de apresentarem vários efeitos colaterais, são pouco eficazes, o que dificulta a adesão dos pacientes ao tratamento. Diante da necessidade imediata de novos fármacos para o combate de tripanossomíase americana, estratégias de modificação molecular têm se mostrado como ferramenta promissora para obtenção de novos fármacos, geralmente inspirados na estrutura molecular de fármacos já conhecidos. A estratégia de modificação molecular permite aumentar as chances de sucesso no processo de descoberta de novos fármacos, reduzindo tempo e custo da pesquisa. Este trabalho teve como objetivo o planejamento, a síntese e a avaliação da atividade anti-T. cruzi e a identificação das propriedades físico-químicas que são responsáveis por modular a atividade anti-T. cruzi da série dos 2-[5-nitrotiofeno- 2-il]-3-acetil-5-[4-fenil-substituído]-2,3-diidro-1,3,4-oxadiazolinas, compostos com estrutura análoga à nifuroxazida, fármaco antimicrobiano que também apresenta atividade antiparasitária. O planejamento da série de compostos estudados foi realizado com base no diagrama de Craig. A obtenção dos derivados 1,3,4-oxadiazolínicos foi realizada em quatro etapas sintéticas: esterificação, amonólise, obtenção da base de Schiff e ciclização oxidativa. As estruturas planejadas foram confirmadas por RMN 1H e RMN 13C, enquanto a pureza foi avaliada pela faixa de fusão e de análise elementar de CHN. A atividade antiparasitária dos compostos foi determinada frente à cepa Y da forma epimastigota do T. cruzi e a concentração de parasitas foi quantificada através da absorbância em espectrofotômetro UV/Vis (λ = 580 nm). Os quinze compostos da série foram avaliados em 6 diferentes concentrações (3,75; 5; 7,5 ; 10; 15; 20 µM), sendo que somente o etoxi-derivado não foi mais ativo que o fármaco padrão, o benznidazol. Entre os compostos analisados identificaram-se o mais e o menos ativo da série, respectivamente: o 2-[5-nitro-tiofeno-2-il]-3-acetil-5-[4 fenil-acetoxi]-2,3-diidro-1,3,4-oxadiazolinas (IC50=7,91 µM) e o 2-[5-nitrotiofeno-2-il]-3-acetil-5-[4 fenil-etoxi]-2,3-diidro-1,3,4-oxadiazolinas ((IC50=26,60 µM). Através de estudos de QSAR-2D, a atividade anti-T. cruzi foi correlacionada com descritores físico-químicos, como a hidrofobicidade, os efeitos eletrônicos e o volume molecular. Com a aplicação de modelos matemáticos, ficou evidenciado que a atividade anti-T. cruzi desta série de compostos sofre notável influência da hidrofobicidade e dos efeitos eletrônico de ressonância, o que permite a continuidade deste trabalho através da variação planejada destas propriedades, visando identificar o análogo mais potente da série de compostos estudados. / Diseases like malaria, schistosomiasis, lymphatic filariasis, dengue, leishmaniasis and Chagas\'disease are endemic in tropical countries. From 1975 to 2004, only 1% of 1.556 new drugs were registered for the treatment of these diseases. Chagas disease itself has approximately 18 million of cases worldwide, and the chemotherapy for the treatment of this anthropozoonosis consists basically of two drugs, nifurtimox, which is prohibited in Brazil, and benznidazole. These drugs have various side effects and can also be ineffective, making patients give up the treatment. Given the immediate need for new drugs to treat american trypanosomiasis, molecular modification strategies have been shown as a promising tool for obtaining new drugs, often inspired by the molecular structure of known drugs. The strategy of molecular modification will increase the chances of success in the discovery process of new drugs, reducing the time and the costs of research. Given the situation above described, this work aims to design synthesis and evaluate the anti-Trypanosoma cruzi activity of new drugs as well as identification physicochemical properties that are responsible for modulating the anti-T. cruzi activity. Series of 2-[5-nitro-thiofen-2-yl]-3-acetyl-5-[4-phenyl-substituted]-2,3-dihydro-1,3,4-oxadiazolines, compounds with similar structure to nifuroxazide, an antimicrobial drug that also has antiparasitic activity. The planning of the series of compounds was carried out based on the Craig diagram. The obtainment of the1,3,4-oxadiazolinics derivatives was performed with four synthetic steps, as follows: esterification, ammonolysis, obtention of the Schiff base and oxidative cyclization. The designed structures were confirmed by 1H and 13C NMR and purity was assessed by melting point and elemental analysis of CHN. The antiparasitic activity of compounds was determined against the Y strain of T. cruzi in the epimastigote form and the concentration of parasites was quantified by absorbance in a spectrophotometer UV / Vis (λ = 580 nm). The fifteen compounds obtained were evaluated in six different concentrations (3.75, 5, 7.5, 10, 15, 20 µM), and only the ethoxy-derivative was less active than the standard drug, benznidazole. The 2-[5-nitrothiofen- 2-yl]-3-acetyl-5-[4-acetoxyphenyl]-2,3-dihydro-1,3,4-oxadiazolines (IC50=7.91µM) and of 2-[5-nitro-thiofen-2-yl]-3-acetyl-5-[4-etoxyphenyl]-2,3-dihydro-1,3,4-oxadiazolines (IC50=26.60 µM) derivatives were identified as the most and the least active of the series, respectively. Through 2D-QSAR studies, the anti-T. cruzi activity was correlated with physicochemical descriptors such as hydrophobicity, molecular volume and electronic effects. Applying mathematical models, it became evident that the activity of anti-T. cruzi activity in this series of compounds undergoes remarkable influence of hydrophobicity and electronic effects of resonance, which allows the continuity of the work planned by varying these properties to identify the most potent analogue among the series of compounds studied.

Este trabalho teve como objetivo a realização de estudos de Relações Quantitativas Tridimensionais Estrutura-Atividade, QSAR 3D, com identificação de alvos potenciais para compostos 5-nitro-heterocíclicos com estruturas azometínica ou oxadiazolínica com bioatividade dual, antifúngica e anti-T. cruzi, visando à identificação de novos compostos que possam ser aproveitados como possíveis candidatos a fármaco ou como compostos-líderes para novos estudos de modificação molecular. Os compostos estudados pertencem a quatro séries intimamente relacionadas, a saber: Série AzoO: 5-nitro-2-furfurilideno benzidrazidas 4-substituídas; Série AzoS: 5-nitro-2-tiofilideno benzidrazidas 4-substituídas; Série OxaO: 3-acetil-oxadiazolina 2,5-furfurilideno benzidrazidas 4-substituídas e Série OxaS: 3-acetil-oxadiazolina 2,5-tiofilideno benzidrazidas 4-substituídas. A utilização de forma integrada de ferramentas pertencentes às áreas de química farmacêutica, quimioinformática e bioinformática permite a caracterização de cavidades catalíticas de proteínas e a identificação das propriedades físico-químicas consideradas essenciais para a interação adequada entre ligante e biomacromolécula-alvo. Por outro lado, permitem também a identificação de alvos a partir da comparação de estruturas químicas, com as propriedades físico-químicas associadas, entre ligantes conhecidos e possíveis alvos; este procedimento de comparação de perfis moleculares, conhecido como virtual profiling, parte do princípio de que moléculas semelhantes a ligantes conhecidos de proteínas têm o potencial de interagir com essa mesma proteína, onde o grau de semelhança é determinado não somente pela estrutura química, mas também pela distribuição de características físico-químicas. As ferramentas utilizadas em estudos in silico incluem também análise de descritores topológicos que permitem a caracterização de propriedades físico-químicas considerando sua distribuição espacial em relação à estrutura química de uma dada molécula. O uso destes descritores permite a determinação do grau de semelhança entre moléculas ou partes de moléculas (fragmentos moleculares), e encontra-se na base das metodologias de triagem e de caracterização de sítios catalíticos de proteínas. Dentro da proposta de trabalho foram realizados estudos envolvendo virtual profiling, análise de fragmentos moleculares com base em descritores físico-químicos capazes de caracterizar superfícies de proteínas e ligantes, caracterização de cavidade catalítica de possível alvo e docking dos compostos a alvos putativos. Foi também realizada a determinação de atividade antifúngica e análise de resultados de QSAR 3D, levando finalmente à construção de uma hipótese quanto ao possível alvo biológico para os compostos azometínicos e oxadiazolínicos. O procedimento de virtual profiling apontou como possíveis alvos as enzimas CYP19A (aromatase), CYP3A4, CYP3A5 e CYP3A7. Embora estas enzimas não estejam diretamente envolvidas com as atividades biológicas testadas para os compostos até o momento, existem estudos que demonstram a interação de compostos azólicos de ação antifúngica, cujo alvo é CYP51 (14α-desmetilase), também com CYP19A e CYP3A4. Em conjunto com a análise da caracterização das propriedades físico-químicas com uso de descritores topológicos e a própria dualidade da atividade biológica, concluiu-se que seria possível a interação dos compostos das séries estudadas com CYP51, sendo esta enzima alvo não somente de antifúngicos azólicos, como também de compostos com ação anti-T. cruzi. A caracterização da cavidade catalítica de CYP51, tanto em termos de descritores de propriedades físico-químicas como de características estereoquímicas, associada ao estudos de QSAR 3D, confirmaram a possibilidade de interação da série oxadiazolínica com a CYP51, em orientação semelhante à dos antifúngicos azólicos. A série azometínica, que apresenta a mesma atividade dual da série oxadiazolínica, embora com potências diferentes, não possui conformação adequada para a interação da forma proposta. Existem, no entanto, dados que indicam a possibilidade de interação de compostos no sítio catalítico da enzima de forma diferente em relação a compostos oxadiazolínicos e antifúngicos azólicos. / This study had as objective the study of Tridimensional Quantitative Structure-Activity Relationships, 3D QSAR, and the identification of potential targets for 5-nitro-heterocyclic compounds with azomethynic or oxadiazolynic structures presenting dual antifungal and anti-T. cruzi bioactivity, aiming the discovery of new compounds to be used as possible drug candidates or lead compounds. The studied compounds belong to four closely related series: AzoO series: 4-substituted 5-nitro-2-furfurylidene benzhydrazides; AzoS Series: 4-substituted 5-nitro-2-thiophylidene benzhydrazides; OxaO Series: 4-substituted 3-acetyl-oxadiazolyne 2,5-furfurylidene benzhydrazides; and OxaS Series: 4-substituted 3-acetyl-oxadiazolyne 2,5-thiophilydene benzhydrazides. The integrated use of tools belonging to the areas of medicinal chemistry, chemoinformatics, and bioinformatics allow for the characterization of catalytic cavities of proteins and the identification of physicochemical properties considered essential for the adequate interaction between ligand and target biomacromolecule. In addition to this, they also make possible the identification of targets through the comparison of chemical structures, with their associated physicochemical properties, of known ligands and their possible targets; this approach, known as virtual profiling, is based on the principle that molecules similar to known ligands of proteins can potentially interact with this same protein, with the similarity degree being determined not only by chemical structure but also through the distribution of physicochemical characteristics. The tools used in studies in silico also include the analysis of topological descriptors that can be used to analyse physicochemical characteristics considering their spacial distribution in relation to the chemical structure of a given molecule. The use of these descriptors makes possible the determination of the similarity degree between molecules or part of molecules (molecular fragments), and is the basis for methodologies of screening and characterization of the catalytic sites or proteins. Considering the proposed objective, studies were carried involving virtual profiling, analysis of molecular fragments based on physicochemical descriptors able to characterize the surface of ligands and proteins, characterization of the catalytic site of a possible target, and docking of the compounds to putative targets. The antifungal activity of compounds was determined and 3D QSAR results analysed, leading to the formulation of a hypothesis for the possible biological target for the azomethynic and oxadiazolynic compounds. Virtual profiling results pointed as possible targets the P450 enzymes CYP19A (aromatase), CYP3A4, CYP3A5, and CYP3A7. Although these enzymes are not directly involved with the currently tested biological activities for these compounds, there are studies reporting the interaction of azole antifungal compounds, whose target is CYP51 (14α-demethylase), with CYP19A and CYP3A4. Taken together with the analysis of physicochemical characteristics based on topological descriptors, and considering the duality of determined biological activities, it was concluded that the interaction of the studied compounds with CYP51 was possible since this enzyme is the target nor only for azole antifungals, but also for anti-T. cruzi compounds. Characterization studies of CYP51 catalytic cavity considering not only physicochemical properties descriptors but also stereochemical characteristics, associated to the results of 3D QSAR, confirmed the possibility of interaction of compounds from the oxadiazolynic series with CYP51, in an orientation similar to azole antifungals. The azomethynic series, that also presents the same dual biological activity though with different potency, does not present an adequate conformation for the ineraction proposed for the oxadiazolynic series; however, there are reports indicating the possibility of interaction of compounds in the catalytic site of the enzyme in a different way from that of antifungal azoles and the proposed interaction of oxadiazolynic compounds.

Doenças como malária, esquistossomose, filaríase linfática, dengue, leishmaniose e mal de Chagas são endêmicas em países tropicais. Referente ao período entre 1975 e 2004, apenas 1% dos 1.556 novos fármacos registrados foi destinado ao tratamento destas doenças. Somente a doença de Chagas possui aproximadamente 18 milhões de casos em todo mundo. Até o momento, a quimioterapia para o tratamento dessa antropozoonose constitui-se basicamente de dois fármacos, o nifurtimox, proscrito no Brasil, e o benznidazol. Estes fármacos, além de apresentarem vários efeitos colaterais, são pouco eficazes, o que dificulta a adesão dos pacientes ao tratamento. Diante da necessidade imediata de novos fármacos para o combate de tripanossomíase americana, estratégias de modificação molecular têm se mostrado como ferramenta promissora para obtenção de novos fármacos, geralmente inspirados na estrutura molecular de fármacos já conhecidos. A estratégia de modificação molecular permite aumentar as chances de sucesso no processo de descoberta de novos fármacos, reduzindo tempo e custo da pesquisa. Este trabalho teve como objetivo o planejamento, a síntese e a avaliação da atividade anti-T. cruzi e a identificação das propriedades físico-químicas que são responsáveis por modular a atividade anti-T. cruzi da série dos 2-[5-nitrotiofeno- 2-il]-3-acetil-5-[4-fenil-substituído]-2,3-diidro-1,3,4-oxadiazolinas, compostos com estrutura análoga à nifuroxazida, fármaco antimicrobiano que também apresenta atividade antiparasitária. O planejamento da série de compostos estudados foi realizado com base no diagrama de Craig. A obtenção dos derivados 1,3,4-oxadiazolínicos foi realizada em quatro etapas sintéticas: esterificação, amonólise, obtenção da base de Schiff e ciclização oxidativa. As estruturas planejadas foram confirmadas por RMN 1H e RMN 13C, enquanto a pureza foi avaliada pela faixa de fusão e de análise elementar de CHN. A atividade antiparasitária dos compostos foi determinada frente à cepa Y da forma epimastigota do T. cruzi e a concentração de parasitas foi quantificada através da absorbância em espectrofotômetro UV/Vis (λ = 580 nm). Os quinze compostos da série foram avaliados em 6 diferentes concentrações (3,75; 5; 7,5 ; 10; 15; 20 µM), sendo que somente o etoxi-derivado não foi mais ativo que o fármaco padrão, o benznidazol. Entre os compostos analisados identificaram-se o mais e o menos ativo da série, respectivamente: o 2-[5-nitro-tiofeno-2-il]-3-acetil-5-[4 fenil-acetoxi]-2,3-diidro-1,3,4-oxadiazolinas (IC50=7,91 µM) e o 2-[5-nitrotiofeno-2-il]-3-acetil-5-[4 fenil-etoxi]-2,3-diidro-1,3,4-oxadiazolinas ((IC50=26,60 µM). Através de estudos de QSAR-2D, a atividade anti-T. cruzi foi correlacionada com descritores físico-químicos, como a hidrofobicidade, os efeitos eletrônicos e o volume molecular. Com a aplicação de modelos matemáticos, ficou evidenciado que a atividade anti-T. cruzi desta série de compostos sofre notável influência da hidrofobicidade e dos efeitos eletrônico de ressonância, o que permite a continuidade deste trabalho através da variação planejada destas propriedades, visando identificar o análogo mais potente da série de compostos estudados. / Diseases like malaria, schistosomiasis, lymphatic filariasis, dengue, leishmaniasis and Chagas\'disease are endemic in tropical countries. From 1975 to 2004, only 1% of 1.556 new drugs were registered for the treatment of these diseases. Chagas disease itself has approximately 18 million of cases worldwide, and the chemotherapy for the treatment of this anthropozoonosis consists basically of two drugs, nifurtimox, which is prohibited in Brazil, and benznidazole. These drugs have various side effects and can also be ineffective, making patients give up the treatment. Given the immediate need for new drugs to treat american trypanosomiasis, molecular modification strategies have been shown as a promising tool for obtaining new drugs, often inspired by the molecular structure of known drugs. The strategy of molecular modification will increase the chances of success in the discovery process of new drugs, reducing the time and the costs of research. Given the situation above described, this work aims to design synthesis and evaluate the anti-Trypanosoma cruzi activity of new drugs as well as identification physicochemical properties that are responsible for modulating the anti-T. cruzi activity. Series of 2-[5-nitro-thiofen-2-yl]-3-acetyl-5-[4-phenyl-substituted]-2,3-dihydro-1,3,4-oxadiazolines, compounds with similar structure to nifuroxazide, an antimicrobial drug that also has antiparasitic activity. The planning of the series of compounds was carried out based on the Craig diagram. The obtainment of the1,3,4-oxadiazolinics derivatives was performed with four synthetic steps, as follows: esterification, ammonolysis, obtention of the Schiff base and oxidative cyclization. The designed structures were confirmed by 1H and 13C NMR and purity was assessed by melting point and elemental analysis of CHN. The antiparasitic activity of compounds was determined against the Y strain of T. cruzi in the epimastigote form and the concentration of parasites was quantified by absorbance in a spectrophotometer UV / Vis (λ = 580 nm). The fifteen compounds obtained were evaluated in six different concentrations (3.75, 5, 7.5, 10, 15, 20 µM), and only the ethoxy-derivative was less active than the standard drug, benznidazole. The 2-[5-nitrothiofen- 2-yl]-3-acetyl-5-[4-acetoxyphenyl]-2,3-dihydro-1,3,4-oxadiazolines (IC50=7.91µM) and of 2-[5-nitro-thiofen-2-yl]-3-acetyl-5-[4-etoxyphenyl]-2,3-dihydro-1,3,4-oxadiazolines (IC50=26.60 µM) derivatives were identified as the most and the least active of the series, respectively. Through 2D-QSAR studies, the anti-T. cruzi activity was correlated with physicochemical descriptors such as hydrophobicity, molecular volume and electronic effects. Applying mathematical models, it became evident that the activity of anti-T. cruzi activity in this series of compounds undergoes remarkable influence of hydrophobicity and electronic effects of resonance, which allows the continuity of the work planned by varying these properties to identify the most potent analogue among the series of compounds studied.

Este trabalho teve como objetivo a realização de estudos de Relações Quantitativas Tridimensionais Estrutura-Atividade, QSAR 3D, com identificação de alvos potenciais para compostos 5-nitro-heterocíclicos com estruturas azometínica ou oxadiazolínica com bioatividade dual, antifúngica e anti-T. cruzi, visando à identificação de novos compostos que possam ser aproveitados como possíveis candidatos a fármaco ou como compostos-líderes para novos estudos de modificação molecular. Os compostos estudados pertencem a quatro séries intimamente relacionadas, a saber: Série AzoO: 5-nitro-2-furfurilideno benzidrazidas 4-substituídas; Série AzoS: 5-nitro-2-tiofilideno benzidrazidas 4-substituídas; Série OxaO: 3-acetil-oxadiazolina 2,5-furfurilideno benzidrazidas 4-substituídas e Série OxaS: 3-acetil-oxadiazolina 2,5-tiofilideno benzidrazidas 4-substituídas. A utilização de forma integrada de ferramentas pertencentes às áreas de química farmacêutica, quimioinformática e bioinformática permite a caracterização de cavidades catalíticas de proteínas e a identificação das propriedades físico-químicas consideradas essenciais para a interação adequada entre ligante e biomacromolécula-alvo. Por outro lado, permitem também a identificação de alvos a partir da comparação de estruturas químicas, com as propriedades físico-químicas associadas, entre ligantes conhecidos e possíveis alvos; este procedimento de comparação de perfis moleculares, conhecido como virtual profiling, parte do princípio de que moléculas semelhantes a ligantes conhecidos de proteínas têm o potencial de interagir com essa mesma proteína, onde o grau de semelhança é determinado não somente pela estrutura química, mas também pela distribuição de características físico-químicas. As ferramentas utilizadas em estudos in silico incluem também análise de descritores topológicos que permitem a caracterização de propriedades físico-químicas considerando sua distribuição espacial em relação à estrutura química de uma dada molécula. O uso destes descritores permite a determinação do grau de semelhança entre moléculas ou partes de moléculas (fragmentos moleculares), e encontra-se na base das metodologias de triagem e de caracterização de sítios catalíticos de proteínas. Dentro da proposta de trabalho foram realizados estudos envolvendo virtual profiling, análise de fragmentos moleculares com base em descritores físico-químicos capazes de caracterizar superfícies de proteínas e ligantes, caracterização de cavidade catalítica de possível alvo e docking dos compostos a alvos putativos. Foi também realizada a determinação de atividade antifúngica e análise de resultados de QSAR 3D, levando finalmente à construção de uma hipótese quanto ao possível alvo biológico para os compostos azometínicos e oxadiazolínicos. O procedimento de virtual profiling apontou como possíveis alvos as enzimas CYP19A (aromatase), CYP3A4, CYP3A5 e CYP3A7. Embora estas enzimas não estejam diretamente envolvidas com as atividades biológicas testadas para os compostos até o momento, existem estudos que demonstram a interação de compostos azólicos de ação antifúngica, cujo alvo é CYP51 (14α-desmetilase), também com CYP19A e CYP3A4. Em conjunto com a análise da caracterização das propriedades físico-químicas com uso de descritores topológicos e a própria dualidade da atividade biológica, concluiu-se que seria possível a interação dos compostos das séries estudadas com CYP51, sendo esta enzima alvo não somente de antifúngicos azólicos, como também de compostos com ação anti-T. cruzi. A caracterização da cavidade catalítica de CYP51, tanto em termos de descritores de propriedades físico-químicas como de características estereoquímicas, associada ao estudos de QSAR 3D, confirmaram a possibilidade de interação da série oxadiazolínica com a CYP51, em orientação semelhante à dos antifúngicos azólicos. A série azometínica, que apresenta a mesma atividade dual da série oxadiazolínica, embora com potências diferentes, não possui conformação adequada para a interação da forma proposta. Existem, no entanto, dados que indicam a possibilidade de interação de compostos no sítio catalítico da enzima de forma diferente em relação a compostos oxadiazolínicos e antifúngicos azólicos. / This study had as objective the study of Tridimensional Quantitative Structure-Activity Relationships, 3D QSAR, and the identification of potential targets for 5-nitro-heterocyclic compounds with azomethynic or oxadiazolynic structures presenting dual antifungal and anti-T. cruzi bioactivity, aiming the discovery of new compounds to be used as possible drug candidates or lead compounds. The studied compounds belong to four closely related series: AzoO series: 4-substituted 5-nitro-2-furfurylidene benzhydrazides; AzoS Series: 4-substituted 5-nitro-2-thiophylidene benzhydrazides; OxaO Series: 4-substituted 3-acetyl-oxadiazolyne 2,5-furfurylidene benzhydrazides; and OxaS Series: 4-substituted 3-acetyl-oxadiazolyne 2,5-thiophilydene benzhydrazides. The integrated use of tools belonging to the areas of medicinal chemistry, chemoinformatics, and bioinformatics allow for the characterization of catalytic cavities of proteins and the identification of physicochemical properties considered essential for the adequate interaction between ligand and target biomacromolecule. In addition to this, they also make possible the identification of targets through the comparison of chemical structures, with their associated physicochemical properties, of known ligands and their possible targets; this approach, known as virtual profiling, is based on the principle that molecules similar to known ligands of proteins can potentially interact with this same protein, with the similarity degree being determined not only by chemical structure but also through the distribution of physicochemical characteristics. The tools used in studies in silico also include the analysis of topological descriptors that can be used to analyse physicochemical characteristics considering their spacial distribution in relation to the chemical structure of a given molecule. The use of these descriptors makes possible the determination of the similarity degree between molecules or part of molecules (molecular fragments), and is the basis for methodologies of screening and characterization of the catalytic sites or proteins. Considering the proposed objective, studies were carried involving virtual profiling, analysis of molecular fragments based on physicochemical descriptors able to characterize the surface of ligands and proteins, characterization of the catalytic site of a possible target, and docking of the compounds to putative targets. The antifungal activity of compounds was determined and 3D QSAR results analysed, leading to the formulation of a hypothesis for the possible biological target for the azomethynic and oxadiazolynic compounds. Virtual profiling results pointed as possible targets the P450 enzymes CYP19A (aromatase), CYP3A4, CYP3A5, and CYP3A7. Although these enzymes are not directly involved with the currently tested biological activities for these compounds, there are studies reporting the interaction of azole antifungal compounds, whose target is CYP51 (14α-demethylase), with CYP19A and CYP3A4. Taken together with the analysis of physicochemical characteristics based on topological descriptors, and considering the duality of determined biological activities, it was concluded that the interaction of the studied compounds with CYP51 was possible since this enzyme is the target nor only for azole antifungals, but also for anti-T. cruzi compounds. Characterization studies of CYP51 catalytic cavity considering not only physicochemical properties descriptors but also stereochemical characteristics, associated to the results of 3D QSAR, confirmed the possibility of interaction of compounds from the oxadiazolynic series with CYP51, in an orientation similar to azole antifungals. The azomethynic series, that also presents the same dual biological activity though with different potency, does not present an adequate conformation for the ineraction proposed for the oxadiazolynic series; however, there are reports indicating the possibility of interaction of compounds in the catalytic site of the enzyme in a different way from that of antifungal azoles and the proposed interaction of oxadiazolynic compounds.