A modelagem das interações entre macromoléculas e ligantes ainda se depara com diversos desafios na área de desenho de fármacos assistidos por computador. Apesar do crescimento da área, temas como a flexibilidade do receptor, funções de pontuação e solvatação ainda têm sido alvo de intensa investigação na comunidade científica. Com o objetivo de analisar a interação em milhares ou milhões de complexos, é imprescindível uma boa harmonização entre o custo computacional e a acurácia dos métodos computacionais que permitem a classificação de ligantes de acordo com a energia de interação. O LiBELa (Ligand Binding Energy Landscape) é um programa de docagem molecular com abordagem híbrida, ou seja, utiliza informações do ligante e do receptor durante o processo de docagem. Inicialmente, as características estéricas e eletrostáticas de um ligante de referência (cristalográfico, por exemplo) são utilizadas nos cálculos de similaridade e sobreposição, obtendo assim uma conformação inicial pré-otimizada do ligante testado. Em seguida, a energia de interação é minimizada no sítio ativo de receptor a partir de potenciais energéticos. Quatro funções de pontuação baseadas em campo de força foram testadas e otimizadas, compostas por potenciais de van der Waals, de Coulomb, e uma função empírica de solvatação denominada função de Stouten-Verkhivker (SV). A flexibilidade do sistema foi tratada através da geração de confôrmeros que amostram os graus de liberdade dos ligantes descritos como semi-rígidos e através de potenciais atenuados que suavizam a superfície de energia de interação, permitindo interações em distâncias interatômicas antes repulsivas. Como ponto de partida, os métodos implementados no programa LiBELa demonstraram resultados satisfatórios nos testes de cross- e self-docking, mostrando ser uma ferramenta eficiente em encontrar os modos de ligação cristalográficos de forma equivalente ou até melhor às dos programas comparados. Através de testes de enriquecimento nos conjuntos de dados DUD, DUDE e CM-DUD, foram otimizadas de forma sistemática as constantes dielétrica, do termo de solvatação, e dos termos de atenuação. Também foi realizado um paralelo entre as funções de pontuação, incluindo a atenuação e o termo de solvatação. Estes mesmos testes mostraram resultados superiores do LiBELa de 39% e 15% em comparação com um programa baseado puramente no receptor (DOCK 6.6), relativo à média da área sob a curva em escala semi-logarítmica nas bases de dados DUDE e DUD respectivamente. Apesar da função de solvatação SV implementada no LiBELa apresentar boa correlação com dados experimentais (r=0,72) e com o modelo Zou GB de solvatação (r=0,88), não apresentou correlação significativa com os métodos GB e PB implementados no pacote de programas disponível no AmberTools. Comparadas às funções de pontuação do LiBELa, as funções com correção para solvatação apresentaram pior enriquecimento, salvo alguns alvos específicos. Por fim, foram realizados ensaios de docagem molecular utilizando como alvo uma enzima β-galactosidase da família GH42, cuja estrutura fora resolvida em nosso grupo. Os resultados permitiram conclusões acerca de como o modo de ligação interfere na preferência de ligação entre dissacarídeos de ligações glicosídicas distintas, consistentes com dados experimentais de ensaios cinéticos de ligação. / Modeling the interactions between macromolecules and ligands still faces several challenges in the computer-aided drug design area. Despite the growth in the area, subjects such as receptor flexibility, scoring functions and solvation still have been widely explored in the scientific community. In order to analyze the interaction for thousands or millions of complexes, a good harmonization between the computational cost and the accuracy of the calculation methods in molecular docking programs is essential. LiBELa (Ligand Binding Energy Landscape) is a hybrid approach program that uses both ligand and receptor information for ligand docking. Initially, the steric and electrostatic characteristics from a reference binder (crystallographic, for example) are used to similarity and overlay calculations, thus obtaining an initial conformation of the ligand tested. Then, within the receptor´s active site, the interaction energy is minimized using energetic potentials. Four force field-based scoring functions were tested and optimized, composed of van der Waals and Coulomb potentials and an empirical solvation function called Stouten-Verkhivker (SV). Concerning the system flexibility, besides the confomers generation that sample the degrees of freedom for semi-rigid ligands, attenuated potentials smooth the energy surface allowing interactions between previously repulsive interatomic distances. As a starting point, LiBELa performed satisfactorily in the cross- and self-docking tests, showing that is an eficient tool to reproduce crystallographic binding modes equivalently to or even better than reference programs. Through enrichment of DUD, DUDE and CM-DUD datasets, the dielectric constant, solvation and softening terms were systematically optimized. It also allowed a parallel between scoring functions, including attenuation and solvation term. Finally, it revealed the LiBELa showed an enhancement of 39% and 15% as compared to the purely receptor-based program DOCK 6.6, relative to the mean of the area under the curve on a semi-logarithmic scale in the DUDE and DUD databases respectively. Although the SV solvation function implemented in LiBELa showed good correlations with experimental data (r = 0.72) and with the Zou GB / SA solvation method implemented in DOCK6 (r = 0.88), it did not show significant correlation with the GB/SA and PB/SA methods implemented in AmberTools. Comparing all the LiBELa tested scoring functions, those including solvation correction showed worse enrichments, except for some specific targets. Finally, molecular docking experiments using LiBELa were conducted with a β-galactosidase from GH42 family, whose structure was solved in our group. The results allowed conclusions concerning how the binding mode interferes the preference for some disaccharides of distinct glycosidic bonds, consistent with experimental data from kinetic assays.

Submitted by Cássio da Cruz Nogueira (cassionogueirakk@gmail.com) on 2017-01-31T12:09:34Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_AtividadeAnticolinesterásicaOleos.pdf: 1556207 bytes, checksum: 9b287eb9ebd55962aeec544575a2f925 (MD5) / Approved for entry into archive by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2017-02-01T12:17:40Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_AtividadeAnticolinesterásicaOleos.pdf: 1556207 bytes, checksum: 9b287eb9ebd55962aeec544575a2f925 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-01T12:17:40Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_AtividadeAnticolinesterásicaOleos.pdf: 1556207 bytes, checksum: 9b287eb9ebd55962aeec544575a2f925 (MD5) Previous issue date: 2013-05-28 / CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / FAPESPA - Fundação Amazônia de Amparo a Estudos e Pesquisas / Atualmente, a Doença de Alzheimer (DA) é considerada um dos grandes problemas de saúde pública em todo o mundo e uma das principais complicações da patologia é o déficit de atividade dos neurônios colinérgicos, fato esse, que pode ser revertido e/ou atenuado elevando os níveis do neurotransmissor acetilcolina (ACh). A maneira mais eficaz de aumentar a quantidade de acetilcolina disponível é a inibição da enzima acetilcolinesterase (AChE). Na busca por novos inibidores colinesterásicos de origem natural, cinco óleos essenciais da região amazônica e seus componentes majoritários foram investigados utilizando o ensaio de inibição da AChE por bioautografia direta. Os óleos e componentes majoritários foram: Aniba canelilla (1-nitro-2-feniletano), Piper aduncum (dilapiol), P. callosum (safrol), P. divaricatum (metileugenol) e P. marginatum (safrol+3,4-metilenodioxipropiofenona). Os óleos de A.canelilla e P. aduncum apresentaram halo de inibição enzimática nas quantidades de 0,01 ng e 1ng, respectivamente. O óleo de P.marginatum apresentou fraca atividade (~100 ng) e os óleos de P. callosum e P. divaricatum foram inativos. Dentre os constituintes majoritários que apresentaram atividade estão os fenilpropanóides 1-nitro-2-feniletano isolado do óleo de A.canelilla, safrol e elemicina, isolados do óleo de P. callosum, que inibiram a AChE nas quantidades de 0,01, 1000 e 1000 ng, respectivamente. Os resultados indicam que o óleo de A. canelilla e 1-nitro-2-feniletano inibem a AChE nas mesmas proporções do padrão fisostigmina. O estudo de docagem molecular complementou os resultados experimentais e demonstrou que o grupo nitro do 1-nitro-2-feniletano forma ligação do tipo ponte de hidrogênio com o grupo hidroxila do resíduo de serina catalítica da molécula de AChE, sugerindo que o caráter eletronegativo do 1-nitro-2-feniletano pode ser responsável por esta forte interação química. / Currently, Alzheimer's disease (AD) is considered a significant public health problem worldwide and the major complication of the disease is the deficit of cholinergic neuron activity, a fact that can be reversed and/or mitigated by raising levels of the neurotransmitter acetylcholine (ACh). The most effective way to increase the available amount of acetylcholine is the inhibition of the acetylcholinesterase enzyme (AChE). In the search for new natural cholinesterasic inhibitors, the essential oils and major components of five aromatic plants occurring in the Amazon region were investigated using the AChE inhibition test by direct bioautography. The oils and major components were obtained from Aniba canelilla (1-nitro-2-phenylethane), P. aduncum (dillapiole), P. callosum (safrole), P. divaricatum (methyleugenol) and P. marginatum (safrole+3,4-methylenedioxipropiophenone). The oils of A. canelilla and P. aduncum showed enzyme inhibition zone in amounts of 0.01 ng and 1ng, respectively. The oil of P.marginatum showed weak activity (~ 100 ng) and the oils of P. callosum and P. divaricatum were inactive. Among the major constituents, who showed activity are the phenylpropanoids 1-nitro-2-phenylethane, isolated from the oil of A. canelilla, and safrole and elemicin, isolated from the oil of P. callosum, which inhibited the AChE in amounts of 0.01, 1000 to 1000 ng, respectively. The results indicate that the oil of A. canelilla and 1-nitro-2-phenylethane inhibited AChE in the same proportion as the pattern physostigmine. The molecular docking study was added to the experimental results, showing that the nitro group of 1-nitro-2-phenylethane can establish hydrogen bonds with the hydroxyl group of the serine residue existing in the catalytic AChE molecule, suggesting that the electronegative character of 1-nitro-2-phenylethane may be responsible for this strong chemical interaction.

A modelagem das interações entre macromoléculas e ligantes ainda se depara com diversos desafios na área de desenho de fármacos assistidos por computador. Apesar do crescimento da área, temas como a flexibilidade do receptor, funções de pontuação e solvatação ainda têm sido alvo de intensa investigação na comunidade científica. Com o objetivo de analisar a interação em milhares ou milhões de complexos, é imprescindível uma boa harmonização entre o custo computacional e a acurácia dos métodos computacionais que permitem a classificação de ligantes de acordo com a energia de interação. O LiBELa (Ligand Binding Energy Landscape) é um programa de docagem molecular com abordagem híbrida, ou seja, utiliza informações do ligante e do receptor durante o processo de docagem. Inicialmente, as características estéricas e eletrostáticas de um ligante de referência (cristalográfico, por exemplo) são utilizadas nos cálculos de similaridade e sobreposição, obtendo assim uma conformação inicial pré-otimizada do ligante testado. Em seguida, a energia de interação é minimizada no sítio ativo de receptor a partir de potenciais energéticos. Quatro funções de pontuação baseadas em campo de força foram testadas e otimizadas, compostas por potenciais de van der Waals, de Coulomb, e uma função empírica de solvatação denominada função de Stouten-Verkhivker (SV). A flexibilidade do sistema foi tratada através da geração de confôrmeros que amostram os graus de liberdade dos ligantes descritos como semi-rígidos e através de potenciais atenuados que suavizam a superfície de energia de interação, permitindo interações em distâncias interatômicas antes repulsivas. Como ponto de partida, os métodos implementados no programa LiBELa demonstraram resultados satisfatórios nos testes de cross- e self-docking, mostrando ser uma ferramenta eficiente em encontrar os modos de ligação cristalográficos de forma equivalente ou até melhor às dos programas comparados. Através de testes de enriquecimento nos conjuntos de dados DUD, DUDE e CM-DUD, foram otimizadas de forma sistemática as constantes dielétrica, do termo de solvatação, e dos termos de atenuação. Também foi realizado um paralelo entre as funções de pontuação, incluindo a atenuação e o termo de solvatação. Estes mesmos testes mostraram resultados superiores do LiBELa de 39% e 15% em comparação com um programa baseado puramente no receptor (DOCK 6.6), relativo à média da área sob a curva em escala semi-logarítmica nas bases de dados DUDE e DUD respectivamente. Apesar da função de solvatação SV implementada no LiBELa apresentar boa correlação com dados experimentais (r=0,72) e com o modelo Zou GB de solvatação (r=0,88), não apresentou correlação significativa com os métodos GB e PB implementados no pacote de programas disponível no AmberTools. Comparadas às funções de pontuação do LiBELa, as funções com correção para solvatação apresentaram pior enriquecimento, salvo alguns alvos específicos. Por fim, foram realizados ensaios de docagem molecular utilizando como alvo uma enzima β-galactosidase da família GH42, cuja estrutura fora resolvida em nosso grupo. Os resultados permitiram conclusões acerca de como o modo de ligação interfere na preferência de ligação entre dissacarídeos de ligações glicosídicas distintas, consistentes com dados experimentais de ensaios cinéticos de ligação. / Modeling the interactions between macromolecules and ligands still faces several challenges in the computer-aided drug design area. Despite the growth in the area, subjects such as receptor flexibility, scoring functions and solvation still have been widely explored in the scientific community. In order to analyze the interaction for thousands or millions of complexes, a good harmonization between the computational cost and the accuracy of the calculation methods in molecular docking programs is essential. LiBELa (Ligand Binding Energy Landscape) is a hybrid approach program that uses both ligand and receptor information for ligand docking. Initially, the steric and electrostatic characteristics from a reference binder (crystallographic, for example) are used to similarity and overlay calculations, thus obtaining an initial conformation of the ligand tested. Then, within the receptor´s active site, the interaction energy is minimized using energetic potentials. Four force field-based scoring functions were tested and optimized, composed of van der Waals and Coulomb potentials and an empirical solvation function called Stouten-Verkhivker (SV). Concerning the system flexibility, besides the confomers generation that sample the degrees of freedom for semi-rigid ligands, attenuated potentials smooth the energy surface allowing interactions between previously repulsive interatomic distances. As a starting point, LiBELa performed satisfactorily in the cross- and self-docking tests, showing that is an eficient tool to reproduce crystallographic binding modes equivalently to or even better than reference programs. Through enrichment of DUD, DUDE and CM-DUD datasets, the dielectric constant, solvation and softening terms were systematically optimized. It also allowed a parallel between scoring functions, including attenuation and solvation term. Finally, it revealed the LiBELa showed an enhancement of 39% and 15% as compared to the purely receptor-based program DOCK 6.6, relative to the mean of the area under the curve on a semi-logarithmic scale in the DUDE and DUD databases respectively. Although the SV solvation function implemented in LiBELa showed good correlations with experimental data (r = 0.72) and with the Zou GB / SA solvation method implemented in DOCK6 (r = 0.88), it did not show significant correlation with the GB/SA and PB/SA methods implemented in AmberTools. Comparing all the LiBELa tested scoring functions, those including solvation correction showed worse enrichments, except for some specific targets. Finally, molecular docking experiments using LiBELa were conducted with a β-galactosidase from GH42 family, whose structure was solved in our group. The results allowed conclusions concerning how the binding mode interferes the preference for some disaccharides of distinct glycosidic bonds, consistent with experimental data from kinetic assays.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Inhibition of the folate metabolism is an important strategy in the treatment of infectious diseases. In the folate metabolism, the dihydrofolate reductase (DHFR) catalyses the reduction of dihydrofolate to tetrahydrofolate. This metabolite is essential for the synthesis of DNA and proteins. Therefore, developing new dihydrofolate reductase antagonist has been considered as a good strategy to improve infectious diseases treatment. In this work, a quantitative study of structure-activity relationship of 17 diaminonazolines inhibitors of the Staphylococcus aureus DHFR (SaDHFR), were performed by using multiple linear regression. Seven inhibitors, not included in the training group, were used to validate the QSAR model. In addition, molecular docking was used to study molecular recognition between SaDHFR and diaminoquinazolines derivatives. Moreover, theoretical pharmacokinetics and toxicological profile was determined for the most potent ligands. The molecular docking study suggest that hydrophobic interactions between the ligand and the residues Ile51, Phe93, Leu55, Val32 and Leu29, are important for potency. The model of QSAR generated values of R2 training, Q2 and R2 pred equal to 0.90, 0.90 and 0.65, respectively. The descriptors included in the model, indicate the importance of pKa and molar refractivity biological activity. The analogs 28A-12, 28A-13 e 28A- 21 exhibit a favorable theoretical pharmacodynamics, pharmacokinetics and toxicological profile. The results obtained for different computational approaches, may be useful in design of new antimicrobial drugs more potent and with few side effects. / A inibição do metabolismo do folato é uma importante estratégia no tratamento de doenças infecciosas. No metabolismo do folato, a enzima diidrofolato redutase (DHFR) catalisa a redução do diidrofolato a tetraidrofolato. Este metabólito é essencial para a biossíntese de DNA e proteínas. Portanto, o desenvolvimento de novos antagonistas da diidrofolato redutase tem sido considerado como uma boa estratégia para melhorar o tratamento das doenças infecciosas. No presente trabalho, foi desenvolvido uma relação estruturaatividade a partir de 17 diaminoquinazolinas inibidoras da DHFR do Staphylococcus aureus (SaDHFR) empregando para isso, a regressão linear múltipla. Sete inibidores, não incluídos no grupo treino foram usados para validar o modelo de QSAR. Em adição, docagem molecular foi empregada para avaliar o reconhecimento molecular entre a SaDHFR e a série de diaminoquinazolinas. Além disso, os perfis farmacocinéticos e toxicológicos teóricos foram avaliados para os ligantes mais potentes. Os resultados obtidos por docagem molecular sugerem que as interações hidrofóbicas entre os ligantes e os resíduos Ile51, Phe93, Leu55, Val32 e Leu29, são importantes para a potência dos ligantes. O modelo de QSAR desenvolvido apresentou valores de R2treino, Q2 e R2pred igual a 0.90, 0.90 e 0.65, respectivamente. Os descritores incluídos no modelo, indicam a importância do pKa e da refratividade para a atividade biológica. Os análogos 28A-12, 28A-13 e 28A-21 exibem um perfil farmacodinâmico, farmacocinético e toxicológico favorável. Os resultados obtidos por meio de diferentes abordagens computacionais podem ser úteis no planejamento de novos fármacos antimicrobianos mais potentes e com menos efeitos colaterais.

Submitted by PPG Ci?ncia da Computa??o (ppgcc@pucrs.br) on 2017-11-21T17:02:34Z No. of bitstreams: 1 Alan_Diego_dos_Santos_dis.pdf: 1881856 bytes, checksum: cf0113b0b67e0771e4b2920440d41e2b (MD5) / Rejected by Caroline Xavier (caroline.xavier@pucrs.br), reason: Devolvido devido ? falta da folha de rosto (p?gina com as principais informa??es) no arquivo PDF, passando direto da capa para a ficha catalogr?fica. on 2017-11-29T19:03:08Z (GMT) / Submitted by PPG Ci?ncia da Computa??o (ppgcc@pucrs.br) on 2017-11-30T15:50:58Z No. of bitstreams: 1 Alan_Diego_dos_Santos_dis.pdf: 1884320 bytes, checksum: 6e508a972289e66527fd4b76cbae3586 (MD5) / Approved for entry into archive by Caroline Xavier (caroline.xavier@pucrs.br) on 2017-12-04T16:14:52Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Alan_Diego_dos_Santos_dis.pdf: 1884320 bytes, checksum: 6e508a972289e66527fd4b76cbae3586 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-12-04T16:18:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Alan_Diego_dos_Santos_dis.pdf: 1884320 bytes, checksum: 6e508a972289e66527fd4b76cbae3586 (MD5) Previous issue date: 2017-03-29 / Triagem virtual de bancos de dados de ligantes ? amplamente utilizada nos est?gios iniciais do processo de descoberta de f?rmacos. Abordagens computacionais ?docam? uma pequena mol?cula dentro do s?tio ativo de um estrutura biol?gica alvo e avaliam a afinidade das intera??es entre a mol?cula e a estrutura. Todavia, os custos envolvidos ao aplicar algoritmos de docagem molecular em grandes bancos de ligantes s?o proibitivos, dado a quantidade de recursos computacionais necess?rios para essa execu??o. Nesse contexto, estrat?gias de aprendizagem de m?quina podem ser aplicadas para ranquear ligantes baseadas na afinidade com determinada estrutura biol?gica e, dessa forma, reduzir o n?mero de compostos qu?micos a serem testados. Nesse trabalho, propomos um modelo para ranquear ligantes baseados na arquitetura de redes neurais siamesas. Esse modelo calcula a compatibilidade entre receptor e ligante usando grades de propriedades bioqu?micas. N?s tamb?m mostramos que esse modelo pode aprender a identificar intera??es moleculares importantes entre ligante e receptor. A compatibilidade ? calculada baseada em rela??o ? conforma??o do ligante, independente de sua posi??o e orienta??o em rela??o ao receptor. O modelo proposto foi treinado usando ligantes ativos previamente conhecidos e mol?culas chamarizes (decoys) em um modelo de receptor totalmente flex?vel (Fully Flexible Receptor - FFR) do complexo InhA-NADH da Mycobacterium tuberculosis, encontrando ?timos resultados. / Structure-based virtual screening (SBVS) on compounds databases has been widely applied in early stage of the drug discovery on drug target with known 3D structure. In SBVS, computational approaches usually ?dock? small molecules into binding site of drug target and ?score? their binding affinity. However, the costs involved in applying docking algorithms into huge compounds databases are prohibitive, due to the computational resources required by this operation. In this context,different types of machine learning strategies can be applied to rank ligands, based on binding affinity,and to reduce the number of compounds to be tested. In this work, we propose a deep learning energy-based model using siamese neural networks to rank ligands. This model takes as inputs grids of biochemical properties of ligands and receptors and calculates their compatibility. We show that the model can learn to identify important biochemical interactions between ligands and receptors. Besides, we demonstrate that the compatibility score is computed based only on conformation of small molecule, independent of its position and orientation in relation to the receptor. The proposed model was trained using known ligands and decoys in a Fully Flexible Receptor model of InhA-NADH complex (PDB ID: 1ENY), having achieved outstanding results.

Submitted by Rosivalda Pereira (mrs.pereira@ufma.br) on 2017-06-14T17:55:12Z No. of bitstreams: 1 RosaHelenaSilva.pdf: 2716670 bytes, checksum: 07dee1e77d704e91281c33c31e8c4938 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-14T17:55:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 RosaHelenaSilva.pdf: 2716670 bytes, checksum: 07dee1e77d704e91281c33c31e8c4938 (MD5) Previous issue date: 2016-10-19 / Borreria verticillata (L.) G. Mey species known as broom vassourinha has antibacterial, antimalarial, hepatoprotective, antioxidative, analgesic and antiinflammatory activities; however, its antinociceptive action still demands more thorough investigation. The present study was to assess the antinociceptive activity of B. verticillata crude hydroalcoholic extract (EHBv) and the ethyl acetate fraction (FAc) by means of in vivo and in silico studies. In vivo assessment included the paw edema test, the writhing test, the formalin test and the tail flick test. Wistar rats and Swiss mice were divided into 6 groups and given the following treatments oral: 0.9% NaCl control group (CTL), 10 mg/kg memantine (MEM), 10 mg/kg indomethacin (INDO), 500 mg/kg EHBv (EHBv 500), 25 mg/kg FAC (FAc 25), 50 mg/kg and FAc (FAC 50). EHBv, FAc 25 and 50 treatments exhibited anti-edematous and peripheral antinociceptive effects. For in silico assessment, compounds found in FAc were subjected to molecular docking, and the leading compound was selected for molecular dynamics (MD) simulations. Ursolic acid exhibited better affinity parameters with the enzyme COX-2 and the NMDA receptor subunits GluN1a and GluN2B on molecular docking. In MD simulations, AU exhibited highly frequent interactions with residues Arg120 and Glu524 in the COX-2 active site and NMDA, whereby it might prevent COX-2 and NMDA receptor activation. Treatment with ursolic acid 10mg / Kg (AU) showed peripheral and central antinoceceptivo effect. The antinociceptive effect of B. verticillata might be predominantly attributed to peripheral actions, including the participation of anti-inflammatory components. Ursolic acid is the main active component and seems to be a promising source of COX-2 inhibitors and NMDA receptor antagonists / Borreria verticillata (L.) G. Mey espécie conhecida como vassourinha apresenta atividade antibacteriana, antimalárica, hepatoprotetora, antioxidante, analgésica e anti-inflamatória, entretanto sua atividade antinociceptiva é pouco estudada. O objetivo deste trabalho foi avaliar atividade antinociceptiva do extrato hidroalcoólico bruto (EHBv) e fração acetato de etila (FAc) de B. verticillata realizando estudos in vivo e in silico. Para avaliação in vivo, foram utilizados os testes do edema de pata, contorções abdominais, formalina e tail flick. Ratos Wistar e camundongos Swiss foram tratados via oral e divididos em 6 grupos: controle-NaCl 0.9%(CTL), memantina 10 mg/Kg (MEM), indometacina 10 mg/Kg (INDO), EHBv 500 mg/kg (EHBv 500), FAc 25 mg/Kg (FAc 25), FAc 50 mg/Kg (FAc 50). O tratamento com EHBv 500, FAc 25 e 50 apresentou efeito antiedematogênico e antinociceptivo periférico. Para avaliação in silico os compostos identificados na FAc foram submetidos a docagem molecular, o melhor composto foi selecionado para simulações de dinâmica e testado in vivo molecular. O ácido ursólico apresentou melhores parâmetros de afinidade com COX-2, GluN1a e GluN2B durante a docagem molecular. Nas simulações por dinâmica molecular, o ácido ursólico apresentou alta frequência de contatos com Arg120 e Glu524 do local ativo da COX- 2 e com o domínio LBD da Glun1a e GluN2B podendo com isso, impedir a ativação da COX-2 e do receptor NMDA. O tratamento com ácido ursólico 10mg/Kg (AU) apresentou efeito antinoceceptivo periférico e central. Sugere-se que o efeito antinociceptivo periférico de B. verticillata pode ser atribuído predominantemente à ação de compostos com ação anti-inflamatória. O ácido ursólico é o principal composto ativo, sendo um composto promissor para o desenvolvimento de fármacos inibidores da COX-2 e antagonistas dos receptores NMDA.

Submitted by Biblioteca da Faculdade de Farmácia (bff@ndc.uff.br) on 2018-01-17T14:43:51Z No. of bitstreams: 1 PATRÍCIA PEREIRA FARIAS.PDF: 3725473 bytes, checksum: 27a790c0c992ee9cf80615ba7199bc05 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-01-17T14:43:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PATRÍCIA PEREIRA FARIAS.PDF: 3725473 bytes, checksum: 27a790c0c992ee9cf80615ba7199bc05 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / As doenças parasitárias são um grave problema de saúde pública em diversos países e estão distribuídas, principalmente, em áreas endêmicas em países da África, Ásia, América Central e do Sul. Entre estas doenças estão a doença de Chagas e a doença do Sono, reconhecidas como negligenciadas. Há uma necessidade de tratamentos mais eficientes para essas doenças devido a toxicidade, baixa eficácia e segurança dos fármacos existentes, além da dificuldade de administração e evolução de resistência. O grupo de pesquisa da Dra. Núbia Boechat (Farmanguinhos/FIOCRUZ), vem realizando estudos com análogos nitroimidazólicos sintetizados considerando o megazol como protótipo, molécula ativa contra Trypanosoma cruzi, porém com efeitos mutagênicos e genotóxicos. Estes derivados apresentaram atividade contra o T. cruzi, com menor efeito genotóxico quando comparados com o megazol. Através deste trabalho, a relação estrutura-atividade dos derivados nitroimidazólicos (40a, 40b e 41a-41h) foi realizada e através dos descritores eletrônicos HOMO e LUMO, observou-se que grupos volumosos e com caráter retirador de elétrons do anel nitroimidazólico apresentam relação direta com a atividade. A avaliação do perfil toxicológico in silico confirmou que o composto 41a, mais ativo da série, não apresentou citotoxicidade em células sanguíneas humanas in vitro. O modelo da enzima nitrorredutase de T. cruzi, construído por modelagem comparativa, pode ser utilizado nos estudos de docagem molecular, os quais sugeriram que o tamanho da molécula, a possibilidade de interação com os resíduos His503 e Tyr545 e interações hidrofóbicas do tipo π-π com o cofator FMN podem contribuir para a atividade de derivados nitroimidazólicos no sítio ativo da enzima nitrorredutase. Através dos estudos de docagem molecular, sete novos derivados otimizados foram propostos (PR01 a PR07), dentre os quais o PR03, considerado como melhor ligante planejado, apresentou interações no sítio ativo similares às observadas para o protótipo 41a. Desta forma, os resultados obtidos neste trabalho podem ser úteis a novas pesquisas e podem contribuir para o desenvolvimento de novos protótipos contra o T. cruzi / Parasitic diseases are a major public health problem in many countries, and they are distributed primarily in endemic areas in Africa, Asia, Central and South America. Among them, there are Chagas disease and African trypanosomiasis, known as neglected. There is a need for better treatments for these diseases due to toxicity, low efficacy and safety of the existing drugs, besides the difficulty of administration and evolution of resistance. The research group of Dr. Núbia Boechat (Farmanguinhos/FIOCRUZ), has been conducting studies with nitroimidazole analogs synthesized through the prototype megazol (active molecule against trypanosoma, but with mutagenic and genotoxic effects). In this work, the structure activity relationship of the nitroimidazole derivatives (40a, 40b and 41a-41h) was performed and it was observed through the electronic descriptors HOMO and LUMO that groups with electron withdrawing character display relation with activity. In silico toxicological studies confirmed that the most active compound 41a did not show cytotoxicity in human blood cells in vitro. T. cruzi type I nitroreductase constructed by comparative modeling, can be used in molecular docking studies, which suggested that the size of the molecule, the possibility of interaction with the residues His503 and Tyr545, and hydrophobic interactions of the π- Π with the FMN cofactor may contribute to the activity of nitroimidazole derivatives in the active site of the nitroreductase. From molecular docking studies, seven new optimized derivatives were proposed (PR01 to PR07), among them PR03 was considered as the best planned molecule, it displayed similar active site interactions to those observed for prototype 41a. Thus, the results obtained in this work may be useful to new research and may contribute to the development of new prototypes against T. cruzi

Submitted by Caroline Xavier (caroline.xavier@pucrs.br) on 2017-06-05T14:58:52Z No. of bitstreams: 1 TES_RENATA_DE_PARIS_COMPLETO.pdf: 8873897 bytes, checksum: 43b2a883518fc9ce39978e816042ab5f (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-05T14:58:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TES_RENATA_DE_PARIS_COMPLETO.pdf: 8873897 bytes, checksum: 43b2a883518fc9ce39978e816042ab5f (MD5) Previous issue date: 2016-10-28 / Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Cient?fico e Tecnol?gico - CNPq / O uso de conforma??es obtidas por trajet?rias da din?mica molecular nos experimentos de docagem molecular ? a abordagem mais precisa para simular o comportamento de receptores e ligantes em ambientes moleculares. Entretanto, tais simula??es exigem alto custo computacional e a sua completa execu??o pode se tornar uma tarefa impratic?vel devido ao vasto n?mero de informa??es estruturais consideradas para representar a expl?cita flexibilidade de receptores. Al?m disso, o problema ? ainda mais desafiante quando deseja-se utilizar modelos de receptores totalmente flex?veis (Fully-Flexible Receptor - FFR) para realizar a triagem virtual em bibliotecas de ligantes. Este estudo apresenta um m?todo inovador para otimizar a triagem virtual baseada em docagem molecular de modelos FFR por meio da redu??o do n?mero de experimentos de docagem e, da invoca??o escalar de workflows de docagem para m?quinas virtuais de plataformas em nuvem. Para esse prop?sito, o workflow cient?fico basedo em nuvem, chamado e-FReDock, foi desenvolvido para acelerar as simula??es da docagem molecular em larga escala. e-FReDock ? baseado em um m?todo seletivo sem param?tros para executar experimentos de docagem ensemble com m?ltiplos ligantes. Como dados de entrada do e-FReDock, aplicou-se seis m?todos de agrupamento para particionar conforma??es com diferentes caracter?sticas estruturais no s?tio de liga??o da cavidade do substrato do receptor, visando identificar grupos de conforma??es favor?veis a interagir com espec?ficos ligantes durante os experimentos de docagem. Os resultados mostram o elevado n?vel de qualidade obtido pelos modelos de receptores totalmente flex?veis reduzidos (Reduced Fully-Flexible Receptor - RFFR) ao final dos experimentos em dois conjuntos de an?lises. O primeiro mostra que e-FReDock ? capaz de preservar a qualidade do modelo FFR entre 84,00% e 94,00%, enquanto a sua dimensionalidade reduz em uma m?dia de 49,68%. O segundo relata que os modelos RFFR resultantes s?o capazes de melhorar os resultados de docagem molecular em 97,00% dos ligantes testados quando comparados com a vers?o r?gida do modelo FFR. / The use of conformations obtained from molecular dynamics trajectories in the molecular docking experiments is the most accurate approach to simulate the behavior of receptors and ligands in molecular environments. However, such simulations are computationally expensive and their execution may become an infeasible task due to the large number of structural information, typically considered to represent the explicit flexibility of receptors. In addition, the computational demand increases when Fully-Flexible Receptor (FFR) models are routinely applied for screening of large compounds libraries. This study presents a novel method to optimize docking-based virtual screening of FFR models by reducing the size of FFR models at docking runtime, and scaling docking workflow invocations out onto virtual machines from cloud platforms. For this purpose, we developed e-FReDock, a cloud-based scientific workflow that assists in faster high-throughput docking simulations of flexible receptors and ligands. e-FReDock is based on a free-parameter selective method to perform ensemble docking experiments with multiple ligands from a clustered FFR model. The e-FReDock input data was generated by applying six clustering methods for partitioning conformations with different features in their substrate-binding cavities, aiming at identifying groups of snapshots with favorable interactions for specific ligands at docking runtime. Experimental results show the high quality Reduced Fully-Flexible Receptor (RFFR) models achieved by e-FReDock in two distinct sets of analyses. The first analysis shows that e-FReDock is able to preserve the quality of the FFR model between 84.00% and 94.00%, while its dimensionality reduces on average 49.68%. The second analysis reports that resulting RFFR models are able to reach better docking results than those obtained from the rigid version of the FFR model in 97.00% of the ligands tested.