Made available in DSpace on 2016-06-02T20:36:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3759.pdf: 3526304 bytes, checksum: 5340c2ab2de2d5301e6ee064d889911f (MD5) Previous issue date: 2011-08-11 / Universidade Federal de Sao Carlos / Chagas disease is a tropical neglected illness; nearly 10 million people are infected, in 2008 it was responsible for the deaths of about 10 thousand people. At present, only two medicines (benznidazol and nifurtimox) are available to treat this disease and they lack of efficacy/safety in chronic phase. This scenario is changing due to advances in the search for new trypanocidal agents. The glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase (GAPDH), a glycolytic enzyme of Trypanosoma cruzi appears as a suitable target for drug discovery. In the present work, a kinetic study using Isothermal Titration Calorimetry (ITC) were carried out to investigate the activity of eight NAD+ analogs against GAPDH. ITC was been used to measure the heat exchange during reactions making it a powerful tool of identification of bioactive compounds. Study compounds showed inhibitory activity on TcGAPDH enzyme and its homologous human GAPDH. The apparent inhibition constant values (Ki app) were in the range from 15,98 to 91,25 M describing competitive inhibition mechanisms. Important steps in medicinal chemistry maybe biochemical followed by cell-based assays were, for instance, Saccharomyces cerevisiae could be used as a model to assess the cytotoxic activity of compounds. The technique used to study the action of chemical compounds in yeast was the fluorescence spectroscopy. Five out of eight compounds showed no activity against S. cerevisiae. This is a good indication that study compounds have low cytotoxicity, which makes them candidates for in vitro studies on the parasite. / A doença de Chagas e uma doença tropical negligenciada que afeta aproximadamente 10 milhões de indivíduos, no ano de 2008 foi responsável pela morte de cerca de 10 mil pessoas. Os tratamentos que existem atualmente são empregados apenas na fase aguda da doença, utilizando os fármacos benzonidazol e o nifurtimox, demonstrando ambos diversos efeitos indesejáveis. Apesar da existência de alguns estudos na área, não ha registro de nenhum novo fármaco para o tratamento da doença de Chagas. Dessa forma, a busca por novas moléculas bioativas para o tratamento desta doença e de fundamental importância. A enzima gliceraldeido-3-fosfato desidrogenase (GAPDH) de Trypanosoma cruzi aparece como um alvo promissor para pesquisa de novos fármacos para doença de Chagas, uma vez que essa enzima participa da via glicolitica, que a principal via para obtenção de energia do parasito. Neste trabalho foram realizados ensaios de inibição utilizando uma classe de compostos contra a TcGAPDH. A técnica utilizada para o estudo dos compostos foi a calorimetria de titulação isotérmica (ITC), que mede a troca de calor observada durante uma reação e vem sendo utilizada atualmente para a determinação de parâmetros termodinâmicos e cinéticos. Os compostos estudados apresentaram atividade inibitória frente a enzima TcGAPDH e sua homologa GAPDH de humanos. Foram estudados oito compostos análogos ao cofator NAD+. Os valores da constante de inibição aparente (Ki app) dos compostos estão no intervalo de 15,98 a 91,25 M com mecanismo de inibição competitivo. A descoberta e desenvolvimento de fármacos baseiam-se em sistemas modelos introduzidos no inicio dos projetos em química medicinal. A otimização in vitro usando ensaios bioquímicos e cultura de células representa uma opção viável no novo paradigma da química medicinal moderna. No caso dos estudos celulares, modelos são estudados para mimetizar as células humanas, especialmente com relação a atividade da GAPDH. Dessa forma, o Saccharomyces cerevisiae foi usado como modelo para que a atividade VII citotóxica dos compostos fosse detectada por espectroscopia de fluorescência. Cinco dos oito compostos não apresentaram atividade contra a levedura, sendo um bom indicativo que as moléculas apresentam baixa cito toxidade tornando-as candidatas para os estudos in vitro no parasito T.cruzi.

Orientador: Marcelo Lancellotti / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-23T12:42:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Amstalden_MariaCeciliaKrahenbuhl_M.pdf: 4328649 bytes, checksum: efc5c151f8382e97f2def6576eb633b6 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Observação: O resumo, na íntegra, poderá ser visualizado no texto completo da tese digital / Abstract: Note: The complete abstract is available with the full electronic document / Mestrado / Fármacos, Medicamentos e Insumos para Saúde / Mestra em Biociências e Tecnologia de Produtos Bioativos

A doença de Chagas, causada pelo Trypanosoma cruzi, é uma doença tropical que aflige milhões de pessoas, gerando consequências sócio-econômicas devastadoras. Ela tem sido considerada uma doença tropical super-negligenciada, já que os únicos fármacos disponíveis para o seu tratamento apresentam baixa eficácia e causam vários efeitos colaterais. Além disso, os mesmos foram introduzidos há mais de três décadas. Com esse cenário, é evidente a necessidade da descoberta, desenvolvimento e introdução de novos fármacos para o tratamento eficiente e seguro da doença de Chagas. A enzima gliceraldeído-3-fosfato desidrogenase (GAPDH) é um alvo biomacromolecular atraente para a descoberta de novos fármacos contra os tripanossomatídeos, em virtude das enzimas da via glicolítica exercerem um papel fundamental no fornecimento de energia para a sobrevivência do parasito. Essa enzima foi selecionada neste trabalho de tese para a realização de estudos em química medicinal com base em quiminformática com o objetivo de identificar potenciais inibidores enzimáticos e do T. cruzi. Na primeira etapa desta tese, o ensaio virtual baseado na estrutura do alvo (SBVS) foi usado na identificação e seleção dos compostos. Como resultado do planejamento in silico, vinte compostos foram selecionados e avaliados experimentalmente na segunda etapa do trabalho empregando a técnica de calorimetria de titulação isotérmica (ITC). Destes, onze inibiram a GAPDH de T. cruzi resultando numa elevada taxa de acerto (>= 20%). Os novos inibidores apresentam excelente eficiência do ligante (LE), bem como mostram ligeira seletividade pela enzima do parasito. O ensaio dos inibidores contra a forma tripomastigota do T. cruzi identificou dois compostos capazes de inibir essa forma infectiva e um deles também mostrou ser um potente inibidor da forma amastigota do parasito, além de apresentar baixa toxidez. As duas melhores classes de inibidores da GAPDH e do parasito foram selecionadas para o estabelecimento de relações quantitativas entre a estrutura química e a atividade biológica (QSAR). Estudos de QSAR 2D (HQSAR) forneceram modelos com elevada capacidade preditiva e proporcionaram a identificação de características estruturais importantes para a otimização dos ligantes a compostos-matrizes. / Chagas disease, caused by Trypanosoma cruzi, is a tropical disease, which afflicts millions of people, thus generating devastating socio-economic consequences. It has been pointed out that it is a super-neglected tropical disease, based on available drugs with low efficacy and that give rise to many side effects. In addition, these drugs were introduced three decades ago. With this scenario, it is clear the necessity of the discovery, development and introduction of new efficient drugs to treat Chagas disease. The enzyme glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase is a promising target for the development of new drugs against trypanosomatides, since the enzymes of the glycolytic pathway display a fundamental role in the energy supply to parasite survival. In this thesis, this enzyme was selected for medicinal chemistry within the cheminformatics framework aiming at the identification of potential enzymatic and parasite inhibitors. In the first part, structure-based virtual screening (SBVS) methods were employed in the selection and identification of compounds. Based on the in silico design, twenty compounds were selected and experimentally evaluated in the second part using the isothermal titration calorimetry (ITC) technique. Out of these, eleven compounds inhibited the T. cruzi GAPDH, resulting in high hit rates (>= 20 %). The new selected inhibitors display excellent ligand efficiency (LE), as well as some selectivity for the parasite enzyme. The inhibitors assay against the trypomastigote form of T. cruzi was used to identify two compounds able to inhibit this infective form, and one showed to be a strong amastigote parasite inhibitor, also disclosing low cytotoxicity profile. The best two classes of GAPDH and parasite inhibitors were selected for the establishment of a quantitative structure-activity relationship (QSAR). 2D QSAR (HQSAR) studies resulted in linear models with high predictive power, amenable for the identification of important structural features in the process of hit-to-lead optimization.

Mais de quarenta proteínas humanas estão envolvidas em doenças amilóides, sendo a transtirretina (TTR) uma dessas. A dissociação do tetrâmero da TTR é a etapa limitante para sua via de agregação. Esta etapa pode ser dificultada pela ligação de pequenas moléculas a dois sítios na interface tetramérica da TTR e facilitada em variantes mutantes. A mutante V30M é a variante amiloidogênica mais frequente da TTR e, apesar da mutação não se encontrar no sítio de ligação de pequenas moléculas, pode limitar a interação de inibidores com esta proteína. Desta forma, a busca de inibidores da agregação da TTR tipo selvagem (TTRwt) e mutantes amiloidogênicas vem sendo realizada. Na presente tese, flavonóides, freqüentemente encontrados em alimentos, e agonistas sintéticos do receptor do hormônio tireoidiano, seletivos para a isoforma beta deste receptor, foram selecionados para testes de inibição da agregação da TTRwt e mutante V30M. A interação dos melhores inibidores com a TTR foi também caracterizada em detalhes. Para isto, um ensaio de agregação in vitro da TTR foi utilizado para triagem dos compostos; e a assinatura termodinâmica da interação dos melhores inibidores com a TTR, bem como as estruturas cristalográficas TTR:inibidores foram determinadas por calorimetria de titulação isotérmica e cristalografia de proteínas, respectivamente. Os compostos sintéticos, GC-1 e GC-24, mostraram-se inibidores eficazes, porém com potência moderada. Já as flavonas luteolina (LUT), apigenina (API) e crisina (CHR), a flavanona naringenina (NAR), o flavonol kaenferol (KAE) e a isoflavona genisteína (GEN) apresentaram boa potência e eficácia de inibição da agregação da TTR in vitro. Os inibidores NAR, CHR, GEN e KAE não mostraram mesma capacidade de inibição da mutante V30M e apresentaram cooperatividade negativa para ligação aos dois sítios da TTR. A posição dos inibidores no sítio, bem como a variabilidade química/ estrutural dos compostos testados parecem influenciar os mecanismos de interação com os dois sítios da TTR e a ligação à mutante V30M. Modificações no sítio da mutante V30M foram identificadas e são apontadas como a principal causa para a seletividade de alguns inibidores à forma selvagem da TTR. De modo geral, a investigação detalhada da interação de pequenas moléculas com a TTR permitiu propor as bases moleculares da cooperatividade entre os sítios desta proteína e das diferenças de interação dos inibidores com a forma selvagem e mutante V30M da TTR. / More than forty human proteins are involved in human amyloid diseases, being transthyretin (TTR) one of these. TTR tetramer dissociation is a limiting step for its aggregation pathway. This step can be delayed by small molecules binding to two binding sites in the TTR tetramer interface and enhanced in TTR amyloidogenic variants. The V30M mutant is the most frequent TTR amyloidogenic variant and, eventhough the mutation is not situated in the TTR binding site, this mutation can limit small molecule interaction with the V30M mutant. Therefore, the search for wild type (TTRwt) and amyloidogenic TTR mutant inhibitors is under investigation. In the present thesis, flavonoids, frequently found in food, and synthetic thyroid hormone receptor beta-selective agonists were selected for evaluation of their inhibition ability on TTRwt and V30M mutant aggregation. The interaction of the best inhibitors with TTR was also characterized in details. For this, an in vitro TTR aggregation assay was used for inhibitor screening, and the thermodynamic signature of interaction, as well the TTR:inhibitors crystal complexes were determined by isothermal titration calorimetry and protein crystallography, respectively. The synthetic compounds, GC-1 and GC-24, displayed high efficacy, however moderated inhibition potency. The flavones luteolin (LUT), apigenin (API), chrisin (CHR), the flavanone naringenin (NAR), the flavonol kaenferol (KAE) and the isoflavone genistein (GEN) showed good potency and efficacy of TTR aggregation inhibition in vitro. The inhibitors, CHR, NAR, GEN and KAE, had lower inhibition capacity to the V30M mutant, and displayed negative cooperativity of binding to the two TTR binding sites. The inhibitor position in the binding site, as well as the chemical/ structural variability of the tested compounds seems to influence the interaction mechanism with the two TTR binding sites and the binding to the V30M mutant. Modifications on the V30M mutant binding sites were identified and pointed as the main reasons for the selectivity of some inhibitors to the wild type TTR. Overall, the detailed inspection of small molecule interaction with TTR suggests the molecular basis of the cooperativity between the two TTR binding sites and also of the differences between the inhibitors interaction with the wild type and with the V30M mutant TTR.

Mais de quarenta proteínas humanas estão envolvidas em doenças amilóides, sendo a transtirretina (TTR) uma dessas. A dissociação do tetrâmero da TTR é a etapa limitante para sua via de agregação. Esta etapa pode ser dificultada pela ligação de pequenas moléculas a dois sítios na interface tetramérica da TTR e facilitada em variantes mutantes. A mutante V30M é a variante amiloidogênica mais frequente da TTR e, apesar da mutação não se encontrar no sítio de ligação de pequenas moléculas, pode limitar a interação de inibidores com esta proteína. Desta forma, a busca de inibidores da agregação da TTR tipo selvagem (TTRwt) e mutantes amiloidogênicas vem sendo realizada. Na presente tese, flavonóides, freqüentemente encontrados em alimentos, e agonistas sintéticos do receptor do hormônio tireoidiano, seletivos para a isoforma beta deste receptor, foram selecionados para testes de inibição da agregação da TTRwt e mutante V30M. A interação dos melhores inibidores com a TTR foi também caracterizada em detalhes. Para isto, um ensaio de agregação in vitro da TTR foi utilizado para triagem dos compostos; e a assinatura termodinâmica da interação dos melhores inibidores com a TTR, bem como as estruturas cristalográficas TTR:inibidores foram determinadas por calorimetria de titulação isotérmica e cristalografia de proteínas, respectivamente. Os compostos sintéticos, GC-1 e GC-24, mostraram-se inibidores eficazes, porém com potência moderada. Já as flavonas luteolina (LUT), apigenina (API) e crisina (CHR), a flavanona naringenina (NAR), o flavonol kaenferol (KAE) e a isoflavona genisteína (GEN) apresentaram boa potência e eficácia de inibição da agregação da TTR in vitro. Os inibidores NAR, CHR, GEN e KAE não mostraram mesma capacidade de inibição da mutante V30M e apresentaram cooperatividade negativa para ligação aos dois sítios da TTR. A posição dos inibidores no sítio, bem como a variabilidade química/ estrutural dos compostos testados parecem influenciar os mecanismos de interação com os dois sítios da TTR e a ligação à mutante V30M. Modificações no sítio da mutante V30M foram identificadas e são apontadas como a principal causa para a seletividade de alguns inibidores à forma selvagem da TTR. De modo geral, a investigação detalhada da interação de pequenas moléculas com a TTR permitiu propor as bases moleculares da cooperatividade entre os sítios desta proteína e das diferenças de interação dos inibidores com a forma selvagem e mutante V30M da TTR. / More than forty human proteins are involved in human amyloid diseases, being transthyretin (TTR) one of these. TTR tetramer dissociation is a limiting step for its aggregation pathway. This step can be delayed by small molecules binding to two binding sites in the TTR tetramer interface and enhanced in TTR amyloidogenic variants. The V30M mutant is the most frequent TTR amyloidogenic variant and, eventhough the mutation is not situated in the TTR binding site, this mutation can limit small molecule interaction with the V30M mutant. Therefore, the search for wild type (TTRwt) and amyloidogenic TTR mutant inhibitors is under investigation. In the present thesis, flavonoids, frequently found in food, and synthetic thyroid hormone receptor beta-selective agonists were selected for evaluation of their inhibition ability on TTRwt and V30M mutant aggregation. The interaction of the best inhibitors with TTR was also characterized in details. For this, an in vitro TTR aggregation assay was used for inhibitor screening, and the thermodynamic signature of interaction, as well the TTR:inhibitors crystal complexes were determined by isothermal titration calorimetry and protein crystallography, respectively. The synthetic compounds, GC-1 and GC-24, displayed high efficacy, however moderated inhibition potency. The flavones luteolin (LUT), apigenin (API), chrisin (CHR), the flavanone naringenin (NAR), the flavonol kaenferol (KAE) and the isoflavone genistein (GEN) showed good potency and efficacy of TTR aggregation inhibition in vitro. The inhibitors, CHR, NAR, GEN and KAE, had lower inhibition capacity to the V30M mutant, and displayed negative cooperativity of binding to the two TTR binding sites. The inhibitor position in the binding site, as well as the chemical/ structural variability of the tested compounds seems to influence the interaction mechanism with the two TTR binding sites and the binding to the V30M mutant. Modifications on the V30M mutant binding sites were identified and pointed as the main reasons for the selectivity of some inhibitors to the wild type TTR. Overall, the detailed inspection of small molecule interaction with TTR suggests the molecular basis of the cooperativity between the two TTR binding sites and also of the differences between the inhibitors interaction with the wild type and with the V30M mutant TTR.

A doença de Chagas, causada pelo Trypanosoma cruzi, é uma doença tropical que aflige milhões de pessoas, gerando consequências sócio-econômicas devastadoras. Ela tem sido considerada uma doença tropical super-negligenciada, já que os únicos fármacos disponíveis para o seu tratamento apresentam baixa eficácia e causam vários efeitos colaterais. Além disso, os mesmos foram introduzidos há mais de três décadas. Com esse cenário, é evidente a necessidade da descoberta, desenvolvimento e introdução de novos fármacos para o tratamento eficiente e seguro da doença de Chagas. A enzima gliceraldeído-3-fosfato desidrogenase (GAPDH) é um alvo biomacromolecular atraente para a descoberta de novos fármacos contra os tripanossomatídeos, em virtude das enzimas da via glicolítica exercerem um papel fundamental no fornecimento de energia para a sobrevivência do parasito. Essa enzima foi selecionada neste trabalho de tese para a realização de estudos em química medicinal com base em quiminformática com o objetivo de identificar potenciais inibidores enzimáticos e do T. cruzi. Na primeira etapa desta tese, o ensaio virtual baseado na estrutura do alvo (SBVS) foi usado na identificação e seleção dos compostos. Como resultado do planejamento in silico, vinte compostos foram selecionados e avaliados experimentalmente na segunda etapa do trabalho empregando a técnica de calorimetria de titulação isotérmica (ITC). Destes, onze inibiram a GAPDH de T. cruzi resultando numa elevada taxa de acerto (>= 20%). Os novos inibidores apresentam excelente eficiência do ligante (LE), bem como mostram ligeira seletividade pela enzima do parasito. O ensaio dos inibidores contra a forma tripomastigota do T. cruzi identificou dois compostos capazes de inibir essa forma infectiva e um deles também mostrou ser um potente inibidor da forma amastigota do parasito, além de apresentar baixa toxidez. As duas melhores classes de inibidores da GAPDH e do parasito foram selecionadas para o estabelecimento de relações quantitativas entre a estrutura química e a atividade biológica (QSAR). Estudos de QSAR 2D (HQSAR) forneceram modelos com elevada capacidade preditiva e proporcionaram a identificação de características estruturais importantes para a otimização dos ligantes a compostos-matrizes. / Chagas disease, caused by Trypanosoma cruzi, is a tropical disease, which afflicts millions of people, thus generating devastating socio-economic consequences. It has been pointed out that it is a super-neglected tropical disease, based on available drugs with low efficacy and that give rise to many side effects. In addition, these drugs were introduced three decades ago. With this scenario, it is clear the necessity of the discovery, development and introduction of new efficient drugs to treat Chagas disease. The enzyme glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase is a promising target for the development of new drugs against trypanosomatides, since the enzymes of the glycolytic pathway display a fundamental role in the energy supply to parasite survival. In this thesis, this enzyme was selected for medicinal chemistry within the cheminformatics framework aiming at the identification of potential enzymatic and parasite inhibitors. In the first part, structure-based virtual screening (SBVS) methods were employed in the selection and identification of compounds. Based on the in silico design, twenty compounds were selected and experimentally evaluated in the second part using the isothermal titration calorimetry (ITC) technique. Out of these, eleven compounds inhibited the T. cruzi GAPDH, resulting in high hit rates (>= 20 %). The new selected inhibitors display excellent ligand efficiency (LE), as well as some selectivity for the parasite enzyme. The inhibitors assay against the trypomastigote form of T. cruzi was used to identify two compounds able to inhibit this infective form, and one showed to be a strong amastigote parasite inhibitor, also disclosing low cytotoxicity profile. The best two classes of GAPDH and parasite inhibitors were selected for the establishment of a quantitative structure-activity relationship (QSAR). 2D QSAR (HQSAR) studies resulted in linear models with high predictive power, amenable for the identification of important structural features in the process of hit-to-lead optimization.

Orientador: Edvaldo Sabadini / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-26T20:28:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Clinckspoor_KarlJan_M.pdf: 16885506 bytes, checksum: bf5bdbaa99957493be29510c93bbd89d (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: O papel estrutural de cossolutos derivados de cinamato para a formação de micelas gigantes de surfactantes catiônicos. Micelas gigantes (MG) são estruturas de autoassociação de surfactantes que podem ser formadas pela adição de cossolutos aromáticos, como salicilato, a soluções de surfactantes catiônicos como CTAB e TTAB (brometo de cetiltrimetilamônio e brometo de tetradeciltrimetilamônio). Estudou-se o papel de derivados estruturais do ácido cinâmico (C6H6-CH=CH-COOH), a saber, ácido ortohidroxicinâmico (OHCA), ácido ortometoxicinâmico (OMCA), ácido ortohidroxifenilpropiônico (OHPA), ácido 3-fenilpropiônico (3PPA) na formação de MG de CTAB e TTAB, em pH 6, e também foi estudada a variação de pH de soluções com OHCA, entre pH 6 e 11. As técnicas principais utilizadas foram: Reologia oscilatória, Espalhamento estático de luz (SLS), Calorimetria de titulação isotérmica (ITC), Espalhamento de raio X em baixo ângulo (SAXS) e Microscopia de transmissão eletrônica em temperaturas criogênicas (Cryo-TEM). Variando a estrutura dos cossolutos, foi possível observar que tanto a presença da ligação dupla do cinamato quanto a de uma hidroxila na posição orto contribuem para a formação de MGs. Quando o cossoluto possui esses dois grupos, que é o caso do OHCA, as micelas são formadas em proporções muito baixas de [TTAB]/[Cossoluto], como foi visto por ITC. Quando o cossoluto possui somente um dos grupos, a formação de micelas ocorre em proporções maiores (OHPA, OMCA, Cinamato) e quando possui nenhum dos dois grupos (3PPA), não são formadas micelas gigantes. As estruturas das micelas de cada região do ITC foram inferidas por SLS e ensaios viscosimétricos. Variando-se o pH das soluções de OHCA com TTAB, observou-se que quanto maior o pH, as micelas são formadas em proporções maiores e a entalpia de formação é menor. Por reologia, foi visto que em pH 9, o sistema formado possui um tempo de relaxação muito maior que em pHs 6-8, em pH 10 o sistema não é mais Maxwelliano e em pH 11, a solução é fluída como água. Isso ocorre porque, quanto maior o pH, o OHCA se torna mais hidrofólico e menor é sua partição no interior da micela / Abstract: The structural role of cossolutes derived from cinnamate in the formation of cationic surfactante wormlike micelles. Wormlike micelles (WLM) are surfactant self-assembly structures that can be formed by the addition of aromatic cossolutes, like salicylate, to solutions of cationic surfactants like CTAB and TTAB (cetyltrimethylammonium bromide and tetradecyltrimethylammonium bromide). We studied the structural role of structural derivatives of cinnamic acid (C6H6-CH=CH-COOH), namely, orthohydroxycinnamic acid (OHCA), orthomethoxycinnamic acid (OMCA), orthohydroxyphenylproprionic acid (OHPA), 3-phenylpropionic acid (3PPA) on the formation of wormlike micelles of CTAB and TTAB, at pH 6. We also studied the variation of pH, ranging from 6 to 11, on OHCA WLM. The main techniques used were: Oscillatory rheology, static light scattering (SLS), isothermal titration calorimetry (ITC), small angle x-ray scattering (SAXS) and cryogenic temperature transmission electron microscopy (Cryo-TEM). By varying the structure of the cossolutes, it was possible to see that both the presence of a double bond and an ortho-hydroxyl favor the formation of WLM. When the cossolute has both groups (OHCA), the WLM are formed at very low [TTAB]/[Cossolute], as was seen by ITC. When the cossolute has only one of those groups the WLMs are formed at higher proportions (OHPA, OMCA, Cinnamate) and when it doesn't have either groups (3PPA), no WLMs are formed. The structures at each concentration region were inferred by viscosimetry and SLS. When varying the pH of OHCA, it was observed that the higher the pH, the proportion for the formation of WLM is increased, and the enthalpy of formation is smaller. By rheology it was seen that at pH 9, the system formed has a much higher relaxation time than at pH 6-8, at pH 10 the system isn't Maxwellian and at pH 11, the system is liquid. This occurs because by increasing the pH, the hydrophilicity of OHCA is increased, and smaller is its partition on the WLM palisade / Mestrado / Físico-Química / Mestre em Química

Esta tese apresenta resultados da caracterização estrutural de três sistemas de classes diferentes por meio, principalmente, da modelagem de dados de espalhamento de raios X a baixos ângulos (SAXS). No sistema surfactante-surfactante as micelas mistas são formadas por dodecil sulfato de sódio (SDS) e um dos surfactantes da série Tween (Tween 20, 40, 60 e 80). A modelagem adotada impôs vínculos moleculares uma vez que os dados de SAXS estavam em escala absoluta. Isso reduziu a ambiguidade nos valores dos parâmetros ajustáveis e permitiu verificar que os dados de SAXS são satisfatoriamente descritos considerando-se que as micelas são elipsoides de revolução core-shell, podendo ser prolatas ou oblatas dependendo do tipo de Tween empregado. Para o sistema proteína-surfactante, a metodologia experimental utilizada permitiu um estudo estrutural e termodinâmico dos complexos formados por meio do acompanhamento do processo de ligação de SDS às proteínas lisozima e alfa-lactalbumina. A técnica de calorimetria de titulação isotérmica (ITC) forneceu um panorama geral sobre a desnaturação proteica e norteou os experimentos seguintes de SAXS e dicroísmo circular (CD). Por meio da análise dos dados de CD concluiu-se que as proteínas perdem quase totalmente sua estrutura terciária, mas não a secundária (esse estado é conhecido como molten globule). Já a modelagem de SAXS em escala absoluta com imposição de vínculos permitiu concluir que os complexos proteína-surfactante podem ser entendidos micelas decoradas, isto é, a proteína está distribuída sobre a superfície de uma micela de SDS. Esse modelo, aliado à abordagem experimental empregada, permitiu a caracterização sistemática dos complexos durante a desnaturação proteica. Em relação ao sistema lipossomas-(bio)ativos, a análise dos dados de SAXS por meio do Método da Deconvolução Gaussiana usando bicamadas simétricas, para os sistemas Phospholipon 90H curcumina/vitamina D3 e dipalmitoilfosfatidilcolina de soja (DPPC) ácido láurico (LA), e assimétricas, para o caso fosfatidilcolina de ovo (EPC) sumatriptano (SMT), permitiu acompanhar mudanças na estrutura das mesmas ocasionadas pela presença dos (bio)ativos. Verificou-se em todos os casos que a espessura da bicamada se mantém praticamente constante. A flexibilidade membranar aumenta, seja em função da temperatura, para o sistema Phospholipon 90H curcumina/ vitamina D3, seja em função da concentração de (bio)ativos, como nos outros dois casos. Para estes, concluiu-se pela análise dos perfis de contraste de densidade eletrônica que os (bio)ativos interagem preferencialmente com as cabeças polares dos fosfolipídeos que constituem os lipossomas, possivelmente causando defeitos topológicos nessa região e ocasionando o aumento da flexibilidade membranar mencionada antes. LA, diferentemente de SMT, induz uma transição de lipossomas multilamelares para unilamelares, e esse fenômeno é grandemente influenciado pelo pH do meio. / This thesis presents a structural characterization of three systems of different classes through, mainly, the small angle X-ray scattering (SAXS) technique. In the surfactant-surfactant system the mixed micelles are composed by sodium dodecyl sulfate (SDS) and one of the Tween surfactants (Tween 20, 40, 60 and 80). The adopted modeling imposed molecular constraints since the SAXS data was in absolute scale. This procedure reduced the ambiguity in the values of the adjustable parameters and allowed to verify that SAXS data is satisfactorily described considering that the micelles are core-shell revolution ellipsoids which can be prolate or oblate depending on the type of Tween used in the micelle. For the protein-surfactant system, the applied experimental methodology allowed a structural and thermodynamic study of the complexes formed through monitoring the binding of SDS to the proteins lysozyme and alpha-lactalbumin. Isothermal titration calorimetry (ITC) technique provided an overview of proteic denaturation and guided the following experiments of SAXS and circular dichroism (CD). From CD data analysis it was concluded that the proteins lose almost totally their tertiary structure, but not the secondary one (this state is known as \"molten globule\"). On the other hand, SAXS data modeling in absolute scale with molecular constraints leaded to the conclusion that protein-surfactant complexes can be considered decorated micelles in which the protein is distributed over a SDS micelle surface. This model, combined to the adopted experimental procedure, allowed the systematic characterization of the complexes along the protein denaturation. In the liposome-(bio)actives system, the SAXS data analysis using the Gaussian Deconvolution Method assuming symmetric bilayers, for the systems Phospholipon 90H curcumin /vitamin D3 and soybean dipalmitoyl phosphatidylcholine (DPPC) lauric acid (LA), and asymmetric bilayers, in the case of egg phosphatidylcholine (EPC) sumatriptan (SMT) system, allowed to follow changes in the lipid bilayer structure induced by the presence of the (bio)actives. It has been found, in all cases, that the bilayer thickness remains approximately. Membrane flexibility increases, depending on the temperature, for the Phospholipon 90H curcumin /vitamin D3 system, or as a function of the (bio)actives concentrations, as in the other two cases. For those, it was concluded, by the analysis of electron density contrast profiles, that the (bio)actives preferentially interact with the polar heads of the phospholipids forming the liposomes, possibly causing topological defects in that region and leading the membrane flexibility increase. LA, unlike SMT, induces a transition from multilamellar to unilamellar liposomes, and this phenomenon is greatly influenced by the pH of the medium.

Esta tese apresenta resultados da caracterização estrutural de três sistemas de classes diferentes por meio, principalmente, da modelagem de dados de espalhamento de raios X a baixos ângulos (SAXS). No sistema surfactante-surfactante as micelas mistas são formadas por dodecil sulfato de sódio (SDS) e um dos surfactantes da série Tween (Tween 20, 40, 60 e 80). A modelagem adotada impôs vínculos moleculares uma vez que os dados de SAXS estavam em escala absoluta. Isso reduziu a ambiguidade nos valores dos parâmetros ajustáveis e permitiu verificar que os dados de SAXS são satisfatoriamente descritos considerando-se que as micelas são elipsoides de revolução core-shell, podendo ser prolatas ou oblatas dependendo do tipo de Tween empregado. Para o sistema proteína-surfactante, a metodologia experimental utilizada permitiu um estudo estrutural e termodinâmico dos complexos formados por meio do acompanhamento do processo de ligação de SDS às proteínas lisozima e alfa-lactalbumina. A técnica de calorimetria de titulação isotérmica (ITC) forneceu um panorama geral sobre a desnaturação proteica e norteou os experimentos seguintes de SAXS e dicroísmo circular (CD). Por meio da análise dos dados de CD concluiu-se que as proteínas perdem quase totalmente sua estrutura terciária, mas não a secundária (esse estado é conhecido como molten globule). Já a modelagem de SAXS em escala absoluta com imposição de vínculos permitiu concluir que os complexos proteína-surfactante podem ser entendidos micelas decoradas, isto é, a proteína está distribuída sobre a superfície de uma micela de SDS. Esse modelo, aliado à abordagem experimental empregada, permitiu a caracterização sistemática dos complexos durante a desnaturação proteica. Em relação ao sistema lipossomas-(bio)ativos, a análise dos dados de SAXS por meio do Método da Deconvolução Gaussiana usando bicamadas simétricas, para os sistemas Phospholipon 90H curcumina/vitamina D3 e dipalmitoilfosfatidilcolina de soja (DPPC) ácido láurico (LA), e assimétricas, para o caso fosfatidilcolina de ovo (EPC) sumatriptano (SMT), permitiu acompanhar mudanças na estrutura das mesmas ocasionadas pela presença dos (bio)ativos. Verificou-se em todos os casos que a espessura da bicamada se mantém praticamente constante. A flexibilidade membranar aumenta, seja em função da temperatura, para o sistema Phospholipon 90H curcumina/ vitamina D3, seja em função da concentração de (bio)ativos, como nos outros dois casos. Para estes, concluiu-se pela análise dos perfis de contraste de densidade eletrônica que os (bio)ativos interagem preferencialmente com as cabeças polares dos fosfolipídeos que constituem os lipossomas, possivelmente causando defeitos topológicos nessa região e ocasionando o aumento da flexibilidade membranar mencionada antes. LA, diferentemente de SMT, induz uma transição de lipossomas multilamelares para unilamelares, e esse fenômeno é grandemente influenciado pelo pH do meio. / This thesis presents a structural characterization of three systems of different classes through, mainly, the small angle X-ray scattering (SAXS) technique. In the surfactant-surfactant system the mixed micelles are composed by sodium dodecyl sulfate (SDS) and one of the Tween surfactants (Tween 20, 40, 60 and 80). The adopted modeling imposed molecular constraints since the SAXS data was in absolute scale. This procedure reduced the ambiguity in the values of the adjustable parameters and allowed to verify that SAXS data is satisfactorily described considering that the micelles are core-shell revolution ellipsoids which can be prolate or oblate depending on the type of Tween used in the micelle. For the protein-surfactant system, the applied experimental methodology allowed a structural and thermodynamic study of the complexes formed through monitoring the binding of SDS to the proteins lysozyme and alpha-lactalbumin. Isothermal titration calorimetry (ITC) technique provided an overview of proteic denaturation and guided the following experiments of SAXS and circular dichroism (CD). From CD data analysis it was concluded that the proteins lose almost totally their tertiary structure, but not the secondary one (this state is known as \"molten globule\"). On the other hand, SAXS data modeling in absolute scale with molecular constraints leaded to the conclusion that protein-surfactant complexes can be considered decorated micelles in which the protein is distributed over a SDS micelle surface. This model, combined to the adopted experimental procedure, allowed the systematic characterization of the complexes along the protein denaturation. In the liposome-(bio)actives system, the SAXS data analysis using the Gaussian Deconvolution Method assuming symmetric bilayers, for the systems Phospholipon 90H curcumin /vitamin D3 and soybean dipalmitoyl phosphatidylcholine (DPPC) lauric acid (LA), and asymmetric bilayers, in the case of egg phosphatidylcholine (EPC) sumatriptan (SMT) system, allowed to follow changes in the lipid bilayer structure induced by the presence of the (bio)actives. It has been found, in all cases, that the bilayer thickness remains approximately. Membrane flexibility increases, depending on the temperature, for the Phospholipon 90H curcumin /vitamin D3 system, or as a function of the (bio)actives concentrations, as in the other two cases. For those, it was concluded, by the analysis of electron density contrast profiles, that the (bio)actives preferentially interact with the polar heads of the phospholipids forming the liposomes, possibly causing topological defects in that region and leading the membrane flexibility increase. LA, unlike SMT, induces a transition from multilamellar to unilamellar liposomes, and this phenomenon is greatly influenced by the pH of the medium.

Orientador: Carlos Henrique Inácio Ramos / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-18T21:37:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Gava_LisandraMarques_D.pdf: 9573403 bytes, checksum: 4d69a29d08ffc20e4544b876f131fb0d (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: A função biológica das proteínas está relacionada à sua estrutura tridimensional adquirida pelo processo de enovelamento protéico. Neste contexto, proteínas denominadas, genericamente, de chaperonas moleculares exercem papel fundamental atuando no auxílio do enovelamento correto, no reenovelamento e na dissociação de agregados protéicos. A Hsp90 é uma das chaperonas moleculares mais importantes, é essencial para a viabilidade celular em eucariotos e está normalmente associada a proteínas atuantes no ciclo e sinalização celular, o que torna essa chaperona um alvo bastante interessante para abordagens terapêuticas de diversas doenças. A Hsp90 pode ser modulada por co-chaperonas diversas. Nesse trabalho foram caracterizadas as proteínas CHsp90 (domínio C-terminal da Hsp90 humana), e as co-chaperonas Hop e Tom70, além da interação entre C-Hsp90 e Tom70. Foram aplicadas técnicas de dicroísmo circular e emissão de fluorescência do triptofano; seguidas pela caracterização por ultracentrifugação analítica, gel filtração analítica, espalhamento dinâmico de luz, cromatografia de gel filtração acoplada a espalhamento de luz em multi-ângulos (SEC-MALS) e gel nativo. Para os ensaios de interação foram aplicadas técnicas de pull-down, SEC-MALS e calorimetria de titulação isotérmica. As proteínas foram produzidas puras e enoveladas, com estado oligomérico determinado como dímero para C-Hsp90 e monômero para Hop e Tom70, sendo que essas também foram encontradas como espécies diméricas. A estequiometria de interação entre a C-Hsp90 e Tom70 foi determinada em 1 monômero da Tom70 para 1 dímero da C-Hsp90, com KD de 360 ± 30 nM, ?Happ = -2,6 ± 0,1 kcal/mol e ?S = 21 ± 1 cal/mol.K, sugerindo que a interação é dirigida por entalpia e entropia. Os resultados obtidos nesse trabalho contribuem para uma melhor compreensão do sistema Hsp90, que está envolvido em diversos processos celulares essenciais e patológicos, como doenças neurodegenerativas, processos inflamatórios, infecções e câncer / Abstract: The biological function of proteins is related to its three dimensional structure acquired via protein folding process. In this context, the molecular chaperones play a key role acting as auxiliary protein on protein folding, refolding and dissociation of protein aggregates. Hsp90 is one of the most important molecular chaperones, is essential for cell viability in eukaryotes and is usually associated with proteins involved in cell cycling and cell signaling, which makes these chaperone a very interesting targeting for therapeutic approaches for several diseases. The chaperone activity of Hsp90 can be modulated by other proteins, called co-chaperones. In this work, we characterized the protein C-Hsp90 (Cterminal domain of human Hsp90) and the co-chaperones Hop and Tom70, and also the interaction between C-Hsp90 and Tom70. Circular dichroism and fluorescence emission of tryptophan was first applied for initial characterization of the proteins, followed by analytical ultracentrifugation, analytical gel filtration, dynamic light scattering, size exclusion chromatography - multi angle light scattering (SEC-MALS) and native gel. The interaction between C-Hsp90 and Tom70 were measured by techniques like pull-down, SEC-MALS and isothermal titration calorimetry. The proteins were produced pure and soluble and their oligomeric state were determined as dimer for C-Hsp90, and monomer for Hop and Tom70, these two co-chaperones were also found as dimeric species. The stoichiometry of interaction between C-Hsp90 and Tom70 was determined by SEC-MALS and ITC as been 1 dimer of C-Hsp90 to 1 monomer of Tom70, with a KD of 360 ± 30 nM, ?Happ = -2.6 ± 0.1 kcal/mol and ?S = 21 ± 1 cal/mol.K, suggesting that these interaction is driven by both, enthalpy and entropy. The results contribute to a better understanding of the important Hsp90 machinery, which is involved in many essential cellular and pathological processes, such as neurodegenerative diseases, inflammation, infection and cancer / Doutorado / Bioquimica / Doutor em Biologia Funcional e Molecular