A presente dissertação de Mestrado é dividida em duas partes: a primeira, dedicada à obtenção de extratos das sementes e frutos de Rheedia brasiliensis Pl. & T para isolamento de benzofenonas polipreniladas bioativas e identificação de suas estruturas moleculares e cristalinas, contem dois artigos científicos acerca da elucidação estrutural, por técnicas espectroscópicas e cristalográficas, de dois produtos naturais, gutiferona A e garciniafenona; a segunda, por sua vez, é constituída de um artigo científico no qual é descrita a atividade inibitória dos dois compostos supracitados e de outras duas benzofenonas, epiclusianona, também isolada de Rheedia brasiliensis, e 2,2’,4-triidroxibenzofenona, sintetizada através de substituição eletrofílica aromática, sobre quatro proteases: papaína, tripsina, catepsina B e catepsina G. Garciniafenona foi isolada pioneiramente dos frutos de Rheedia brasiliensis e sua completa caracterização é apresentada em um dos artigos supracitados. No outro, a estrutura cristalográfica de gutiferona A, uma benzofenona natural com propriedades inibitórias sobre a infecção por HIV e isolada pela primeira vez de Symphonia globulifera, é reportada. Em ambos os artigos, as estruturas de garciniafenona e gutiferona A são discutidas comparando os parâmetros geométricos, eletrônicos e estéricos determinados, com aqueles descritos na literatura para epiclusianona e o seu epímero, clusianona, esclarecendo relações entre configuração e tautomerismo ceto-enólico. O artigo relativo ao efeito inibitório das benzofenonas sobre proteases traz resultados experimentais que foram correlacionados com certos motivos estruturais cristalograficamente estimados, possibilitando o estabelecimento de relações entre as estruturas químicas dos compostos testados e a atividade anti-proteolítica, as quais são fortemente suportadas por ensaios computacionais de ancoragem dos inibidores no alvo macromolecular. / The present Master degree dissertation contains two parts: the first one, which was devoted to extract preparation from Rheedia brasiliensis seeds and fruits in order to isolate bioactive polyprenylated benzophenones and to identify their molecular and crystalline structures, leads two articles on structural elucidation of two natural products by X-ray crystallography and spectroscopic techniques: guttiferone A and garciniaphenone; the second one is a paper describing the inhibiting activity of the two compounds before mentioned and other two benzophenone-type derivatives, epiclusianone, which was also isolated from Rheedia brasiliensis, and 2,2’,4- trihydroxybenzophenone, which was synthesized by aromatic electrophilic substitution, against four proteases, papain, trypsin, cathepsin B and cathepsin G. Garciniaphenone has been discovered for the first time in Rheedia brasiliensis fruits and its complete characterization is given on a paper of the series. The crystallographic structure of a HIV-inhibitory benzophenone that was initially isolated from Symphonia globulifera, guttiferone A, is reported on another article of the series. On both papers, the structures of garciniaphenone and guttiferone A are analyzed matching their steric, electronic and geometrical features to that found in the literature for epiclusianone and its epimer, clusianone, which has allowed to state relationships between configuration and keto-enol tautomerism. The article concerning the inhibiting effect of benzophenones on proteases shows experimental data that were correlated with certain structural motifs determined by X-ray diffraction crystallography, establishing structure-activity relationships strongly supported by theoretical investigations using computational docking to predict the inhibitor-enzyme complex interaction pattern. / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES

Made available in DSpace on 2016-04-20T12:39:27Z (GMT). No. of bitstreams: 2 rafael_soares_ioc_mest_2015.pdf: 5479188 bytes, checksum: f6ce23593dd41a10564934ddfa4bd278 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2015 / Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Rio de Janeiro, RJ, Brasil / O receptor P2X7, contido na família de receptores P2, é um receptor inotrópico purinérgico, cátion seletivo, ativado por nucleotídeos (ATP). Esses receptores são expressos em células do sistema nervoso central, periférico e células da linhagem hematopoiética além de estarem envolvidos em diversos processos biológicos como a transdução de sinais da dor, participação na inflamação granulomatosa, dentre outros. Dos seus sete subtipos (P2X1 \2013 P2X7) o P2X7 possui a característica de formar um poro cuja condutância é aumentada em aproximadamente 26 vezes em relação à condutância padrão de todos os receptores da família P2X (~15 pS). Este aumento na condutância se reflete em possibilitar a passagem de moléculas de até 900 Da. Este estudo propõe através da aplicação das técnicas de modelagem comparativa e dinâmica molecular analisar o comportamento dinâmico de um modelo do receptor P2X7 humano, desde seus movimentos de fechamento e abertura do canal de baixa condutância, até a passagem de íons catiônicos (Potássio) e aniônicos (cloreto) para avaliar a seletividade do canal. Isto é necessário pois ainda não se dispõe de um modelo experimental (Ressonância Magnética Nuclear ou Cristalografia de raio-X) e ainda existem dúvidas sobre o mecanismo de ativação que elucide o processo de transição entre o estado de menor condutância (um canal aberto) para o estado de maior condutância (formação de um poro) Foram construídos dois modelos do receptor P2X7 por meio de modelagem comparativa utilizando como molde o receptor P2X4 do organismo Danio rerio (único molde viável até o momento) em seus estados aberto e fechado. As simulações de dinâmica molecular revelaram o tempo de fechamento de canal (região transmembranar) e o rearranjo do sítio de ligação ao ATP em ~400ps e ~650ps, respectivamente. As dinâmicas de passagem dos íons confirmaram as características cátion seletivas do canal, visto que foi possível observar a passagem de todos os íons de potássio dispostos na região de estreitamento do canal e também foi observada a expulsão de uma das três dispostas na mesma região que os íons catiônicos avaliados. Estes resultados ressaltam que os sistemas simulados para avaliar o comportamento do receptor P2X7 descrevem comportamentos semelhantes aos descritos experimentalmente ressaltando a possibilidade de uso dos modelos construídos neste trabalho para aplicação em estudos piloto futuros (virtual screening, docking molecular) para avaliação de compostos promissores que atuem como agonistas ou antagonistas mais seletivos que os compostos existentes atualmente / The P2X7 is an inotropic, purinergic, cation-selective and activated by nucleotides (ATP) receptor that belongs to the P2 receptor family. These receptors are found in central and peripheral nervous system cells and in hematopoietic lineage cells. In addition, P2X7 receptors are involved in a vast number of biological processes such as pain signal transduction, participation in granulomatous inflammation, among others. From all seven subtypes (P2X1 \2013 P2X7), P2X7 receptor presents the characteristic of forming a pore whose conductance increases approximately 26 times more than the standard conductance from all others P2X receptors (~15 pS). This rise in the conductance allows the entrance of molecules up to 900 Da. The aim of this study is to employ comparative modeling and molecular dynamics methods to analyze the dynamic behavior of the human P2X7 receptor to assess the channel selectivity, regarding the opening and closing movements and the passage of cations (potassium) and anions (chloride) across the low conductance channel). The combination of these methods is necessary since there is no model determined by experimental methods such as Nuclear Magnetic Resonance or X-ray Crystallography, and doubts remain about the activation mechanism that drives the receptor form a state of low conductance (open channel) to a state of high conductance (pore formation) Two P2X7 receptor models were built by means of comparative modeling using as template the 3D structure of P2X4 receptor from Danio rerio organism in its open and close states. Molecular dynamics simulations revealed the channel closing time (transmembrane region) and the rearrangement of the ATP binding site took place, in ~400 ps and ~650 ps, respectively. The ion entry simulations confirmed the cation selectivity characteristics of the channel, since it was possible to observe the entrance of all potassium molecules present in the narrowed region of the channel. Furthermore, it was noted the expelling of the chloride molecules at the same regions. These results highlight that the P2X7model reproduce its experimental behavior. It is possible to describe similar mechanisms described experimentally; emphasizing the prospect of using these models in future studies (virtual screening, molecular docking) to evaluate lead compounds, capable of acting as more selective agonists or antagonist than the current available ones

PEREIRA JÚNIOR, F. N. Caracterização estrutural parcial e biológica de uma lectina de sementes de Dioclea reflexa Hook F. 2014. 103 f. Tese (Doutorado em Bioquímica) - Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2014. / Submitted by Francisco Lacerda (lacerda@ufc.br) on 2015-01-22T20:56:52Z No. of bitstreams: 1 2014_tese_fnpereirajunior.pdf: 3977046 bytes, checksum: 1715360bf0e298000773e7aa5472e6a4 (MD5) / Approved for entry into archive by José Jairo Viana de Sousa(jairo@ufc.br) on 2015-02-12T14:09:20Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_tese_fnpereirajunior.pdf: 3977046 bytes, checksum: 1715360bf0e298000773e7aa5472e6a4 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-02-12T14:09:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_tese_fnpereirajunior.pdf: 3977046 bytes, checksum: 1715360bf0e298000773e7aa5472e6a4 (MD5) Previous issue date: 2014 / Lectins are proteins that have at least one non-catalytic domain capable of reversibly bind to specific mono-or oligosaccharides. Lectins are widely distributed in many plants as well as animals and other organisms. In general, lectins are very abundant in plant seeds, especially in the Leguminosae family. Hundreds of lectins have been isolated and characterized from plants belonging to different families of this division. The legume lectin family is the group of this protein class further studied, in particular highlighted the subtribe Diocleinae. Lectins Diocleinae have a high degree of structural similarity, but the same was not true about the biological activities. This variability lies in details that can be analyzed in studies based structures. In this context, this paper describes the partial structural and biological characterization of a lectin present in seeds Dioclea reflexa Hook F. belonging to the family Leguminosae, subfamily Papilionoideae, tribe Phaseoleae, subtribe Diocleinae. The seed lectin Dioclea reflexa (DrfL) was purified in a single step by affinity chromatography on Sephadex G-50 column. The lectin strongly agglutinated rabbit erythrocytes and was inhibited by D-mannose and methyl-α-D-manoside. The hemagglutinating activity of the DrfL is optimum pH 5.0, 6.0 and 7.0, stable at a temperature of 50 ° C. Similar to other lectins of the subtribe Diocleinae, analysis by mass spectrometry indicated that the lectin D. reflex has three chains (α, β and γ) with masses of 25,562; 12,874 and 12,706 Da, respectively, and has no disulfide bonds or glycosylation. The primary sequence of DrfL shows great similarity with other lectins from species of the same genus. The protein was crystallized by vapor diffusion bonding method in the presence of X-man and was determined to a resolution of 1.76 Å. DrfL presented relaxing effect on smooth muscle and endothelial aortas rat and showed inflammatory activity in the rat paw edema model. The lectin D. reflexa exhibited low cytotoxicity against Artemia sp. / Lectinas são proteínas que possuem no mínimo um domínio não catalítico capaz de se ligar reversivelmente a mono ou oligossacarídeos específicos. As lectinas são amplamente distribuídas em muitas plantas, bem como em animais e outros organismos. Geralmente, as lectinas são muito abundantes em sementes de plantas, especialmente na família Leguminosae. Centenas de lectinas já foram isoladas e caracterizadas de plantas pertencentes a diferentes famílias dessa divisão. A família das lectinas de leguminosas representa o grupo desta classe proteica mais bem estudada, em especial destaque a subtribo Diocleinae. As lectinas de Diocleinae apresentam um alto grau de similaridade estrutural, porém o mesmo não se observa quanto às atividades biológicas. Esta variabilidade reside em detalhes que podem ser analisados em estudos baseados em estruturas. Neste contexto, o presente trabalho descreve a caracterização estrutural parcial e biológica de uma lectina presente em sementes de Dioclea reflexa Hook F., pertencente à família Leguminosae, subfamília Papilionoideae, tribo Phaseoleae, subtribo Diocleinae. A lectina de sementes de Dioclea reflexa (DrfL) foi purificada em uma única etapa através de cromatografia de afinidade em coluna Sephadex G-50. A lectina aglutinou fortemente eritrócitos de coelho e foi inibida por D-manose e α-metil-D-manosídeo. A atividade hemaglutinante da DrfL é ótima nos pH 5,0;6,0 e 7,0, e estável a uma temperatura de 50 °C. Semelhante a outras lectinas da subtribo Diocleinae, a análise por espectrometria de massas indicou que a lectina de D. reflexa possui possui três cadeias (α, β e γ) com massas de 25.562, 12.874 e 12.706 Da, respectivamente, e não possui ligações dissulfeto ou glicosilações. A sequência primária da DrfL apresenta grande similaridade com outras lectinas de espécies do mesmo gênero. A proteína foi cristalizada pelo método de difusão de vapor na presença do ligante X-man e foi resolvida a uma resolução de 1,76 Å. DrfL apresentou efeito relaxante em músculo liso de aortas endotelizadas de rato e apresentou atividade inflamatória no modelo de edema de pata de rato. A lectina de D. reflexa exibiu baixa citotoxicidade contra náuplios de Artemia sp.