Submitted by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2016-01-14T08:51:05Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Maríilia Nunes do Nascimento - 2015.pdf: 2988580 bytes, checksum: 941d336cea1a51aeb45d97702067875a (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2016-01-15T08:54:06Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Maríilia Nunes do Nascimento - 2015.pdf: 2988580 bytes, checksum: 941d336cea1a51aeb45d97702067875a (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-01-15T08:54:06Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Maríilia Nunes do Nascimento - 2015.pdf: 2988580 bytes, checksum: 941d336cea1a51aeb45d97702067875a (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Previous issue date: 2015-03-03 / Malaria is a serious endemic disease caused by parasites of the genus Plasmodium, which affects much of the population, especially in tropical and subtropical areas. Currently, drug therapy makes use of artemisinin or its derivatives associated with a second anti-malarial drug. The shortage of new treatments as well as the spread of parasite resistance to drugs currently available, makes urgent the search and discovery of new targets and new antimalarial drugs. The enzyme deoxyuridine triphosphatase (dUTPase) of Plasmodium falciparum plays an important role in maintaining balance between 2'-deoxyuridine 5'-triphosphate (dUTP) and 2'- deoxitimina 5'-triphosphate (dTTP) in order to avoid the erroneous incorporation uracil on the DNA tape. Thus, the enzyme dUTPase is a potential target for the development of new drugs, and has been validated for the organisms Escherichia coli, Saccharomyces cerevisiae and Mycobacterium smegmatis. This study aimed to carry out quantitative studies of the relationship between structure and activity (QSAR) to a series of β-branched nucleoside inhibitors PfdUTPase, in order to generate robust and predictive models to predict compounds activity untested and that may help to elucidate the important structural requirements for the affinity of this class of compounds. For this, there was the hologram QSAR analysis (HQSAR), comparative molecular field analysis (CoMFA) and comparative molecular similarity index analysis (CoMSIA). For studies of CoMFA and CoMSIA were tested two methods of calculation of partial charges, the empirical method Gasteiger-Huckel and the semi-empirical method AM1-BCC. Were also tested three structural alignment strategies based on the binder: maximum common substructure, based on the overlap of molecular volumes, and on the basis of morphological similarities; and a strategy based on the 3D coordinates of the enzymeinhibitor complex (molecular docking). The QSAR models generated showed good robustness and external predictability, showing good power correlation and prediction of affinity. The HQSAR contribution maps and contour maps of the CoMFA and CoMSIA indicated the importance of certain groups for affinity, such as the importance of the presence of at least two of trityl rings that contribute both sterically as hydrophobically to interact with the hydrophobic site of the parasite enzyme, non-existent in the human enzyme. The drug design based on information obtained from 2D and 3D QSAR, generated 121 molecules grouped into 18 clusters. Two hits with approximate power to one of the most active compounds of the series stood out by presenting appropriate physicochemical properties. / A malária é uma doença endêmica grave, causada por parasitos do gênero Plasmodium, que afeta grande parte da população, em especial nas áreas tropicais e subtropicais. Atualmente, o tratamento farmacológico faz uso de artemisinina ou de seus derivados associado a um segundo fármaco antimalárico. A escassez de novos tratamentos assim como a disseminação da resistência do parasito aos fármacos atualmente disponíveis, torna urgente a busca e descoberta de novos alvos e novos fármacos antimaláricos. A enzima deoxiuridina trifosfatase (dUTPase) de Plasmodium falciparum desempenha um papel importante na manutenção do equilíbrio entre 2’-desoxiuridina 5’-trifosfato (dUTP) e 2’-deoxitimina 5’-trifosfato (dTTP), a fim de evitar a incorporação errônea de uracila na fita do DNA. Dessa forma, a enzima dUTPase é um alvo potencial para o desenvolvimento de novos fármacos, e já foi validada para os organismos Escherichia coli, Saccharomyces cerevisiae e Mycobacterium smegmatis. Este trabalho teve como objetivo a realização de estudos quantitativos de relação entre estrutura e atividade (QSAR) para uma série de nucleosídeos β-ramificados inibidores da PfdUTPase, com a finalidade de se gerar modelos robustos e preditivos para predizer a atividade de compostos não testados e que possam auxiliar na elucidação dos requisitos estruturais importantes para a afinidade desta classe de compostos. Para isso, realizou-se a análise de holograma QSAR (HQSAR), análise comparativa de campos moleculares (CoMFA) e a análise comparativa dos índices de similaridade molecular (CoMSIA). Para os estudos de CoMFA e CoMSIA, foram testados dois métodos de cálculo de cargas parciais, o método empírico Gasteiger-Huckel e o método semi-empírico AM1-BCC. Foram também testadas três estratégias de alinhamento estrutural baseadas no ligante: máxima subestrutura comum, baseada na sobreposição de volumes moleculares, e em função da similaridade morfológica; e uma estratégia baseada nas coordenadas 3D do complexo enzima-inibidor (docking molecular). Os modelos de QSAR gerados apresentaram boa robustez e preditividade externa, demostrando bom poder de correlação e predição da afinidade. Os mapas de contribuição de HQSAR e os mapas de contorno do CoMFA e CoMSIA indicaram a importância de determinados grupos para a afinidade, como por exemplo, a importância da presença de ao menos dois anéis tritila que contribuem tanto estericamente como hidrofobicamente para interação com o sítio hidrofóbico da enzima do parasito, inexistente na enzima de humanos. O planejamento de fármacos baseado nas informações obtidas do QSAR 2D e 3D, gerou 121 moléculas agrupadas em 18 clusters. Dois hits com potência aproximada a um dos compostos mais ativos da série se destacaram por apresentar propriedades físico-químicas apropriadas.

Submitted by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2014-10-06T17:04:41Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Renata Vieira Bueno - 2013.pdf: 10302942 bytes, checksum: c2dc51ba669f5ba3c0e30c60904d357d (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2014-10-09T15:54:05Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Dissertação - Renata Vieira Bueno - 2013.pdf: 10302942 bytes, checksum: c2dc51ba669f5ba3c0e30c60904d357d (MD5) / Made available in DSpace on 2014-10-09T15:54:05Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Dissertação - Renata Vieira Bueno - 2013.pdf: 10302942 bytes, checksum: c2dc51ba669f5ba3c0e30c60904d357d (MD5) Previous issue date: 2013-01-08 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Tuberculosis (TB) is a chronic infectious and contagious disease with high epidemiological rates. The rise of multi- and extensively drug-resistant strains as well as the side effects and the long term treatment become urgent the development of novel therapy options. The enzyme thymidine monophosphate kinase of Mycobacterium tuberculosis (TMPKmt) is essential to DNA synthesis and cell replication. Moreover, this enzyme has unique structural characteristics among TMPKs family, emerging as a potential target to rational design of novel anti-TB agents. The present work had as objective the application of Computer Aided Drug-Design (CADD) strategies, using a set of 109 thymidine analogues inhibitors of TMPKmt selected from the literature, aiming to elucidate the structural features relevant to the biological activity of this set of compounds and generate models able to predict the activity of untested compounds. Methodologies of 2D-QSAR (HQSAR), 3-D-QSAR (CoMFA and CoMSIA), QM/MM docking and bioisosteric fragment replacement were performed for proposing new TMPKmt inhibitors. The final models of HQSAR, CoMFA and CoMSIA exhibit good internal and external consistency, presenting good correlation ability and prediction of biological activity. The HQSAR contribution maps and the contour maps of CoMFA and CoMSIA provided important information about structural features related to affinity, such as the favorable presence of hydrophobic and less bulky substituents on thymine ring and more bulky, electronegative, hydrophilic and hydrogen acceptors on sulfone of naphtosultam ring. Gathering the information provided, it was planned nine new compounds as potential TMPKmt inhibitors, which showed optimized affinity and physicochemical properties. / A tuberculose (TB) é uma doença infecto-contagiosa crônica com altas taxas epidemiológicas. O surgimento de cepas multi- e extensivamente resistentes aos fármacos utilizados bem como os efeitos adversos e a longa duração do tratamento tornam urgente o desenvolvimento de novas opções terapêuticas. A enzima timidina monofosfato quinase de Mycobacterium tuberculosis (TMPKmt) é essencial para a síntese de DNA e replicação celular. Além disso, esta enzima possui características estruturais únicas na família de TMPKs, sendo um alvo potencial para o planejamento racional de novos agentes anti-TB. O presente trabalho objetivou a aplicação de estratégias de planejamento de fármacos auxiliado por computador (CADD), utilizando um conjunto de 109 análogos de timidina inibidores de TMPKmt selecionados da literatura, buscando-se elucidar os requisitos estruturais relevantes à atividade biológica dessa classe de compostos e gerar modelos capazes de prever a atividade de compostos ainda não testados. Utilizou-se metodologias de QSAR-2D (HQSAR), QSAR-3D (CoMFA e CoMSIA), docking QM/MM e substituição bioisostérica de fragmentos para a proposição de novos inibidores da TMPKmt. Os modelos finais de HQSAR, CoMFA e CoMSIA possuem elevada consistência interna e externa, apresentando bom poder de correlação e predição da atividade biológica. Os mapas de contribuição de HQSAR e os mapas de contorno de CoMFA e CoMSIA forneceram informações importantes sobre características estruturais relacionadas à afinidade, tais como a presença de substituintes hidrofóbicos e pouco volumosos no anel timina favorecerem a atividade, assim como a presença de grupos volumosos e com alta densidade eletrônica, hidrofílicos e aceptores de ligação de hidrogênio no grupo sulfona do anel naftosutâmico. Utilizando-se as informações obtidas, planejou-se nove novos compostos como possíveis inibidores de TMPKmt, que apresentaram afinidade e propriedades físico-químicas otimizadas. Estudos de docking evidenciaram que os dois hits mais potentes apresentam interações no sítio ativo da TMPKmt capazes de desestabilizar o processo catalítico entre a enzima e o substrato natural, indicando que os compostos propostos são potenciais inibidores da TMPKmt.

Computer-aided drug discovery involves the application of computer science and programming to solve chemical and biological problems. Specifically, the QSAR (Quantitative Structure Activity Relationships) methodology is used in drug development to provide a rational basis of drug synthesis, rather than a trial and error approach. Molecular dynamics (MD) studies focus on investigating the details of drug-target interactions to elucidate various biophysical characteristics of interest. Infectious diseases like Trypanosoma brucei rhodesiense (TBR) and P. falciparum (malaria) are responsible for millions of deaths annually around the globe. This necessitates an immediate need to design and develop new drugs that efficiently battle these diseases. As a part of the initiatives to improve drug efficacy QSAR studies accomplished the formulation of chemical hypothesis to assist development of drugs against TBR. Results show that CoMSIA 3D QSAR models, with a Pearson’s correlation coefficient of 0.95, predict a compound with meta nitrogens on the phenyl groups, in the combinatorial space based on a biphenyl-furan diamidine design template, to have higher activity against TBR relative to the existing compound set within the same space. Molecular dynamics study, conducted on a linear benzimidazole-biphenyl diamidine that has non-classical structural similarity to earlier known paradigms of minor groove binders, gave insights into the unique water mediated interactions between the DNA minor groove and this ligand. Earlier experiments suggested the interfacial water molecules near the terminal ends of the ligand to be responsible for the exceptianlly high binding constant of the ligand. Results from MD studies show two other modes of binding. The first conformation has a single water molecule with a residency time of 6ns (average) that is closer to the central part of the ligand, which stabilizes the structure in addition to the terminal water. The second conformation that was detected had the ligand completely away from the floor of the minor groove, and hydrogen bonded to the sugar oxygens.

Submitted by Marlene Santos (marlene.bc.ufg@gmail.com) on 2014-11-13T17:53:26Z No. of bitstreams: 2 dissertacao - Cleber Camilo de Melo Filho - 2014.pdf: 4135177 bytes, checksum: 8cda88d9da11bbe2de5d43dbb24799a9 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Approved for entry into archive by Jaqueline Silva (jtas29@gmail.com) on 2014-11-17T15:09:35Z (GMT) No. of bitstreams: 2 dissertacao - Cleber Camilo de Melo Filho - 2014.pdf: 4135177 bytes, checksum: 8cda88d9da11bbe2de5d43dbb24799a9 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-11-17T15:09:35Z (GMT). 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The dependence of the parasite on a single system for ROS detoxification, makes the SmTGR a promissing target in the development of new schistosomicidal drugs. Facing the need for development of new drugs against schistosomiasis, quantitative structure activity relationships (QSAR) studies were carried out for a series of oxadiazoles-2-oxides reported in literature as SmTGR inhibitors. Hologram-QSAR (HQSAR) analysis, a two-dimensional QSAR method (2D-QSAR), was performed. Furthermore comparative molecular field analysis (CoMFA) and comparative similarity indices analysis (CoMSIA), that are three-dimensional QSAR (3D-QSAR), were also carried out. In 3D-QSAR methods, two partial charge calculation methods were used: the empirical method Gasteiger-Hückel and the semiempirical method AM1-BCC. Two alignment strategies were also tested, one based on molecular volume superposition and the other based on a morphological similarity function. The QSAR models generated showed great robustness and external predictivity and can be used to predict the biological activity of new compounds inhibitors of SmTGR. The contribution and contour maps showed important structural information about oxadiazoles-2-oxides that was used for the design of new SmTGR inhibitors. / A esquistossomose é uma doença tropical negligenciada (DTN) que afeta grande número de indivíduos, principalmente em áreas tropicais. Esta doença é causada por vermes platelmintos do gênero Schistosoma, que possuem como hospedeiros intermediários os caramujos do gênero Biomphalaria. O fármaco mais utilizado no tratamento atualmente é o praziquantel, que devido à grande disseminação do seu uso, traz preocupações quanto ao desenvolvimento de resistência. A enzima tioredoxina glutationa redutase de Schistosoma mansoni (SmTGR) desempenha um papel importante na detoxificação de espécies reativas de oxigênio (ROS), permitindo a sobrevivência dos parasitos por muito tempo na circulação sanguínea, protegendo-os do sistema imune do hospedeiro. A dependência do parasito de um único sistema para detoxificação de ROS, torna a SmTGR um alvo promissor no desenvolvimento de novos fármacos esquistossomicidas. Frente à necessidade de se desenvolver novos fármacos contra esquistossomose, foram realizados estudos quantitativos da relação entre estrutura e atividade (QSAR) para uma série de oxadiazóis-2-óxidos reportados na literatura como inibidores de SmTGR. Foi realizada análise de holograma-QSAR (HQSAR), que é um método de QSAR bidimensional (QSAR-2D). Além disso, foram utilizadas a análise comparativa de campos moleculares (CoMFA) e a análise comparativa dos índices de similaridade molecular (CoMSIA), que são métodos de QSAR tridimensional (QSAR-3D). Nos métodos de QSAR-3D foram utilizados dois métodos de cálculo de cargas parciais: o método empírico Gasteiger-Hückel e o semi-empírico AM1-BCC. Foram também testadas duas estratégias de alinhamento, uma baseada na sobreposição de volumes moleculares e outra baseada em uma função de similaridade morfológica. Os modelos de QSAR gerados demonstraram boa robustez e preditividade externa e foram usados para predição da atividade biológica de novos compostos inibidores de SmTGR. Os mapas de contribuição e de contorno obtidos forneceram informações estruturais importantes a respeito dos oxadizóis-2-óxidos, que foram utilizadas no planejamento de novos inibidores da SmTGR.

L'objet de ce travail est de présenter de facon détaillée des méthodes de modélisation appliquées à l'analyse des mécanismes de reconnaissance moléculaire et à la conception de nouveaux composés bioactifs selon deux approches : la conception basée sur la structure des récepteurs et la conception basée sur la structure des ligands.<br />Dans le cadre du premier axe, la méthode de construction de protéines par homologie de Blundell, implémentée dans le module COMPOSER de SYBYL et la méthode d'amarrage de Morris, implémentée dans le logiciel AUTODOCK3, sont décrites et appliquées à la modélisation et à l'étude des mécanismes de reconnaissance moléculaire d'un antigène polysaccharidique de la bactérie Shigella flexneri 5a et de mimes peptidiques immunogènes par un anticorps humain protecteur : IgA I3.<br />Dans le cadre du second axe, l'analyse statistique de descripteurs de champs d'interaction moléculaire de type CoMSIA et les méthodes de validation des modèles qu'elle génère sont présentées et appliquées à l'étude des relations structure activité en trois dimensions d'une série de 27 analogues de flavonoïdes modulateurs du transporteur ABCG2 (BCRP), impliqué dans le mécanisme de résistance multiple aux anticancéreux que développent les cellules tumorales. La production de modèles statistiquement fiables et performants a permis de concevoir de nouveaux composés biologiquement actifs.