Made available in DSpace on 2013-08-07T19:03:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000430225-Texto+Completo-0.pdf: 4266902 bytes, checksum: 4436e37d2d21598e8ed023afd34398a2 (MD5) Previous issue date: 2011 / Tuberculosis (TB) still remains as one of main cause of mortality worldwide due to a single infectious agent, Mycobacterium tuberculosis. The aroK-encoded M. tuberculosis Shikimate Kinase (MtSK), the fifth enzyme of the shikimate pathway, catalyzes phosphate transfer from ATP to the carbon-3 hydroxyl group of shikimate, yielding shikimate 3-phosphate and ADP. Disruption of aroK gene has demonstrated that MtSK is essential for the viability of M. tuberculosis. Here we present purification of MtSK to homogeneity, mass spectrometry analysis, N-terminal amino acid sequencing, and oligomeric state determination of the recombinant protein. Steadystate kinetics, and studies on ligand binding by fluorescence spectroscopy and isothermal titration calorimetry (ITC) suggest that the chemical reaction catalyzed by monomeric MtSK follows a rapid-equilibrium random order of substrate binding, and ordered product release in which shikimate-3-phosphate release is followed by ADP dissociation to yield free enzyme. ITC results showed significant heat changes upon ligand binding to free MtSK enzyme, thereby providing thermodynamic signatures of non-covalent interactions to each binding process. These results provide a better understanding of the mode of action of MtSK that should be useful to guide the rational design of inhibitors of this enzyme that can be further be evaluated as antiTB drugs. / A tuberculose prevalece como uma das principais causas de morte no mundo ocasionadas por um único agente infeccioso, o Mycobacterium tuberculosis. A enzima Chiquimato Quinase (MtSK) codificada pelo gene aroK de M. tuberculosis, quinta enzima da via do chiquimato. catalisa a transferência de um grupo fosfato do ATP para o carbono 3 do grupo hidroxila do chiquimato, formando chiquimato-3-fosfato e ADP. A interrupção do gene aroK demonstrou que a enzima MfSK é essencial para a viabilidade do M. tuberculosis. Neste trabalho, apresentamos a purificação da enzima MtSK até a homogeneidade, análise por espectrometria de massa, sequenciamento de aminoácidos da porção N-Terminal, determinação do estado oligomérico da enzima em solução, cinética em estado estacionário, espectroscopia de fluorescência e calorimetria de titulação isotérmica. Os resultados encontrados sugerem que a reação catalisada pela enzima monomérica MtSK segue um mecanismo em equilíbrio-rápido aleatório para a adição dos substratos e uma liberação ordenada dos produtos, onde a liberação do chiquimato-3-fosfato é seguida pela liberação do ADP, resultando na enzima na sua forma livre. Os resultados de calorimetria demonstraram uma grande diferença de calor gerada na associação da enzima livre aos seus ligantes, revelando assinaturas termodinãmicas de interações não-covalentes para cada processo de ligação. Estes resultados ajudaram a compreender melhor o modo de ação da enzima MtSK e podem subsequentemente serem úteis para guiar o desenho racional de inibidores relacionados a esta enzima e que possam ser avaliados posteriormente como drogas anti-TB.

Made available in DSpace on 2013-08-07T19:04:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000411557-Texto+Completo-0.pdf: 393589 bytes, checksum: 053a463b93c95b4c46c869360ae19192 (MD5) Previous issue date: 2009 / L-Asparaginase type II enzymes catalyze the hydrolysis of L-asparagine to L-aspartate and ammonia, and to a lesser extent the hydrolysis of L-glutamine. Escherichia coli and Erwinia chrysanthemi are the main sources of L-asparaginases II used as therapeutic agents in the treatment of acute childhood lymphoblastic leukaemia. However, their glutaminase activity has been implicated in causing serious side effects. Fortunately, L-asparaginase II from Erwinia carotovora has significantly lower glutaminase activity and may represent an important alternative therapy. Here we describe cloning, expression, purification and determination of steady-state kinetic parameters for two constructs of E. carotovora Lasparaginase II: with (AspSP) and without the signal peptide (AspMP). AspMP was purified to homogeneity by a single-step protocol with 81 % yield, and AspSP by a two-step protocol with 35 % yield. The Km and kcat values for L-asparaginase and L-glutaminase activities were determined for both proteins. Analysis of specificity for competing substrates indicates that Lasparagine is a better substrate than L-glutamine for AspSP as compared to AspMP. However, the latter is produced by a simpler purification protocol and at higher yield. This process can be amenable to large scale production and be of interest to researchers and biopharmaceutical companies. / As enzimas L-asparaginase do tipo II catalisam a hidrólise de L-asparagina a Laspartato e amônia e, em menor quantidade, a hidrólise de L-glutamina. Escherichia coli e Erwinia chrysanthemi são as principais origens das L-asparaginases II utilizadas como agentes terapêuticos no tratamento da leucemia linfoblástica aguda infantil. Entretanto, sua atividade de glutaminase tem sido relatada, causando graves efeitos colaterais. Felizmente, a L-asparaginase II obtida de Erwinia carotovora possui baixa atividade de glutaminase, representando uma importante terapia alternativa. Neste trabalho é descrita a clonagem, expressão, purificação e determinação dos parâmetros cinéticos em estado estacionário para duas construções de L-asparaginase II de E. carotovora: com (AspSP) e sem peptídeo-sinal (AspMP). AspMP foi purificada à homogeneidade por um protocolo de uma etapa com 81% de rendimento, enquanto que AspSP por um protocolo de duas etapas com 35% de rendimento. Os valores de Km e kcat para as atividades de L-asparaginase e de L-glutaminase foram determinados para ambas as proteínas. A análise de especificidade para os substratos indicou que a L-asparagina é o melhor substrato que a L-glutamina para a AspSp quando comparado à AspMP. Entretanto, a AspMP é produzida por um protocolo de purificação simples que fornece um alto rendimento da enzima. Este processo pode ser adaptado para uma produção em larga escala e ser interessante para as pesquisas e companhias biofarmacêuticas.

Made available in DSpace on 2013-08-07T19:05:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000402090-Texto+Completo-0.pdf: 7625772 bytes, checksum: 4fa4bfe93381e750760efa9170b70f12 (MD5) Previous issue date: 2008 / Background — Recent studies have demonstrated that the chromatin structure proteins named histones have an important role in gene expression. Acetylation, deacetylation and fosforylation of such proteins may result in upregulation or repression of transcription genes. An imbalance of these systems may result in the development of many diseases, including cancer. Sirtuin 1 (SIRT1) is a member of the family of histone deacetylases NAD — dependents and is involved in the regulation of transcription and apoptosis activation related to p53 gene. Objective - To identify, quantify and compare SIRT1 expression in normal and neoplastic endometrial tissue. Methods — Case-control study comparing 50 cases of endometrial cancer and 25 control samples comprised of secretor-type normal endometrium. All samples were selected from the Pathology Service, Hospital Sao Lucas of PUCRS between January, 2000 and December, 2006. All paraffin specimens were submitted to SIRT1 immunostaining protocol. Results — The expression of SIRT1 was assessed by the mean percentage of cells with positive nuclear staining. The expression of SIRT1 was higher in the control group (95% ±6%) as compared to the cancer group (63% ±28%) (p<0,001). This difference remained significant even after age adjustement (91 % ±33% and 65% ±28%, p=0,007). Other factors such as histologic grade, tumor size and invasion of internal cervical orifice did not show any significant difference regarding SIRT1 expression. Conclusion — The immunohistochemical expression of SIRT1 histone deacetylase was significantly lower in endometrial cancer samples as compared to normal endometrium. / Introdução — Estudos recentes tem demonstrado que as histonas, proteínas da estrutura da cromatina, exercem um papel importante na expressão gênica. Modificações como acetilação, desacetilação e fosforilação de histonas podem resultar em um aumento ou repressão de genes de transcrição. Um desbalanço nestes sistemas pode levar ao desenvolvimento de diversas doenças, incluindo câncer. A Sirtuina 1 (SIRT1) pertence a família de histonas desacetilases NAD — dependentes e está envolvida com a regulação da ativação da transcrição e apoptose relacionada ao gene p53 (gene supressor tumoral). Objetivos — Identificar, quantificar e comparar a expressão da enzima SIRT1 em amostras de endométrio tumoral e normal. População e Métodos — Estudo de caso-controle comparando 50 casos de câncer de endométrio e 25 controles (endométrio tipo secretor) a partir de amostras do banco de dados do Setor de Patologia do Hospital São Lucas da PUCRS no período de janeiro de 2000 a dezembro de 2006. Os espécimes em parafina foram submetidos a pesquisa da expressão da enzima SIRT1 através da técnica de imunohistoquímica. Resultados — A expressão de SIRT1 avaliada pelo percentual médio de positividade nuclear de células foi significativamente maior no grupo controle (95% ±6%) em comparação com os casos (63% ±28%) (p<0,001), diferença que permaneceu mesmo após ajuste para a idade (respectivamente 91% ±33% e 65% ±28%, p=0,007). Fatores como grau histológico, tamanho do tumor, tipo histológico e invasão de orifício cervical interno não apresentaram diferenças significativas quanto a expressão de SIRT1. Conclusão — A expressão imunohistoquimica da histona desacetilase SIRT1 foi significativamente menor nas amostras de neoplasia de endométrio em relação ao endométrio normal.

Made available in DSpace on 2013-08-07T19:05:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000436189-Texto+Completo-0.pdf: 18742545 bytes, checksum: 05749e4aa60fa43b373efcc6ee364d2a (MD5) Previous issue date: 2011 / Parkinson's disease (PD) is a intriguing neurological disorder that affects the general population, attacking mainly in developing countries. This, it creates the need for discovery of therapeutic agents for the treatment of PD. Monoamine Oxidase (MAO) is an enzyme of major importance in neurochemistry, it catalyzes the oxidative deamination of biogenic amines, such as monoamine neurotransmitters and neuromodulators, as well as exogenous bioactive monoamines. On the basis of their substrate and inhibitor specificities, two isoforms of MAO have been described (A and B). Due to their role in the metabolism of catecholamines neurotransmitters, MAO-A and MAO-B have long been of pharmacological interest, and reversible and irreversible inhibitors of these isoforms are used clinically to treat neurological diseases including PD. Since the demonstration that I2-imidazoline sites are associated with mitochondrial membranes 15 years ago, several studies have provided evidence that these sites represent regions on MAOs. In line with this view, it has been demonstrated that imidazoline derivatives inhibit MAO activity. This effect has been attributed to a high affinity I2 binding site on MAO-B (I2B) and to a similar lower affinity site on MAO-A (I2A).Crystallographic studies have identified the field of imidazoline binding on monoamine oxidase B (MAO-B), which opens the possibility of molecular docking studies devoted to this binding site. Thus, this study aimed to identify new potential inhibitors of MAO-B. We are also interested in establishing a fast and reliable computational methodology for future molecular docking simulations focused on the imidazoline binding site of this enzyme. We used the program 'Molegro Virtual Docker' (MVD) in all simulations described here. All results indicated that the simplex algorithm evolution is able to successfully simulate the protein-ligand for MAO-B, and a function score (score MOLDOCK) implemented in the program MVD has a high correlation coefficient with the experimental activity. / A Doença de Parkinson (DP) é uma doença neurológica intrigante que afeta a população em geral, atacando principalmente nos países em desenvolvimento. Com isso, criase a necessidade da descoberta de agentes terapêuticos para o tratamento da DP. A monoamina oxidase (MAO) é uma enzima de grande importância na neuroquímica, pois catalisa a desaminação oxidativa de aminas biogênicas, como monoaminas neurotransmissoras e neuromoduladoras, assim como monoaminas bioativas exógenas. Com base na especificidade a substrato e inibidores, são descritas duas isoformas da MAO (A e B). Devido aos seus papéis no metabolismo das catecolaminas neurotransmissoras, MAO-A e MAO-B são consideradas farmacologicamente interessantes, e inibidores reversíveis e irreversíveis destas isoformas são usados clinicamente para tratar doenças neurológicas incluindo a DP. Nos últimos 15 anos, desde a demonstração que sítios I2 estão associados com frações da membrana mitocondrial, muitos estudos provem evidências de que estes sítios representam regiões da MAO. Além disso, alguns estudos têm demonstrado que derivados imidazolínicos são capazes de inibir a atividade da MAO. Este efeito tem sido atribuído a sítios I2 de alta afinidade na MAO-B (I2B) e a um sítio similar de baixa afinidade na MAO-A (I2A). Estudos cristalográficos identificaram o domínio da ligação imidazolínica sobre monoamina oxidase B (MAO-B), que abre a possibilidade de estudos de docking molecular voltadas para este sítio de ligação. Assim, este estudo teve como objetivo identificar novos potenciais inibidores da MAO-B. Também estamos interessados em estabelecer uma metodologia computacional rápida e confiável para futuras simulações de docking molecular focadas no sitio imidazolínico de ligação desta enzima. Foi utilizado o programa ‘Molegro Virtual Docker’ (MVD) em todas as simulações aqui descritas. Todos os resultados indicaram que o algoritmo simplex evolution é capaz de simular com sucesso as interações proteínaligante para MAO-B; e que uma função de escore (MOLDOCK score) implementada no programa MVD apresenta alto coeficiente de correlação com a atividade experimental.

Made available in DSpace on 2013-08-07T18:41:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000431159-Texto+Completo-0.pdf: 8354772 bytes, checksum: 8abf5160038abef327a3d35aa522175e (MD5) Previous issue date: 2011 / Tuberculosis is a chronic infectious disease mainly caused by Mycobacterium tuberculosis that requires urgent new efforts towards its treatment and cure face the emergence of drug-resistant strains, its world spreading, the increasing number of infected patients among immune compromised populations, and the large number of latent infected individuals that are reservoir to the disease. Nucleotides metabolism pathways provide promising molecular targets for the development of novel drugs against active tuberculosis and might also target its latent forms. The orotate phosphoribosyltransferase (OPRT) enzyme of the de novo pyrimidine synthesis pathway catalyzes the reversible phosphoribosyl transfer from 5'-phospho-α-D-ribose 1'-diphosphate (PRPP) to orotic acid (OA), forming orotidine 5’-monophosphate (OMP), precursor of remaining pyrimidine nucleotides. This work describes cloning, amplification and characterization of M. tuberculosis H37Rv pyrE gene as encoding a functional OPRT, its apparent and true kinetic constants for forward and reverse reactions, product inhibition profile, and kinetic mechanism assignment as Mono-Iso Ordered Bi Bi, not previously described for an enzyme member of type I phosphoribosyltransferase family. Thermodynamic constants and discrimination profile allowed natural enzyme’s substrates binding patterns identification. Characterization of the reaction catalyzed by mycobacterial OPRT is essential to structure-based drug development, aiming to advance towards tuberculosis control. Resulting data from enzyme’s characterization were the starting point for OPRT specific inhibitors planning, selection and testing.A starting compound was identified as promising lead molecule, with values in nanomolar range, and was further submitted to several chemical replacement experiments, leading to a derived molecule with lower inhibitory constants and improved thermodynamic discrimination profile. Both compounds identified were characterized as competitive and uncompetitive inhibitors towards OPRT substrates OA and PRPP, respectively. Advantage of M. tuberculosis unique kinetic mechanism among homologues OPRTs was taken in order to plan a specific molecule that might trap the enzyme in a noncatalytic ternary complex E ∙ PRPP ∙ I, both inhibiting pyrimidine synthesis and sequestering PRPP from cellular pool, thereby affecting other metabolic pathways. M. tuberculosis OPRT characterization and results on primary inhibitors identification are crucial step towards a potential novel drug development for tuberculosis treatment and prophylaxis. Results from this work are believed to enhance the understanding of mycobacterial nucleotide metabolism and provide pertinent data to advance towards specific molecular targets inhibitors development, aiming tuberculosis control. / A tuberculose é uma doença infecciosa crônica, causada principalmente pelo Mycobacterium tuberculosis, e requer novas iniciativas urgentes para o seu tratamento e cura em decorrência do surgimento de cepas resistentes a drogas, sua abrangência global, e o significativo aumento de pessoas infectadas entre pacientes imunodeprimidos; além do grande número de pessoas infectadas com a forma latente da tuberculose, que atuam como reservatório da doença. As enzimas que constituem as vias de metabolismo de nucleotídeos são alvos promissores para o desenvolvimento de novas drogas para o tratamento da tuberculose, tanto na sua forma ativa quanto latente. A enzima orotato fosforibosiltransferase (OPRT), pertencente à via de síntese de novo de nucleotídeos de pirimidina, catalisa a transferência reversível do grupamento fosforibosil da molécula de 5’-fosfo-α-Dribose 1’-difosfato (PRPP) para o ácido orótico (OA), formando orotidina 5’- monofosfato (OMP), molécula precursora dos demais nucleotídeo de pirimidina. Este trabalho descreve a clonagem, amplificação e caracterização do produto do gene pyrE de M. tuberculosis H37Rv como uma enzima OPRT funcional; a determinação de suas constantes cinéticas aparentes e verdadeiras para as reações direta e inversa; ensaio de inibição pelos produtos; e a determinação do mecanismo cinético da reação como sendo Mono-Iso Ordenado Bi Bi, mecanismo que até então não havia sido descrito para uma enzima pertencente à família das fosforibosiltransferases do tipo I. As constantes termodinâmicas e o perfil de discriminação termodinâmica permitiram a identificação dos modos de interação dos substratos naturais da enzima com seu sítio de ligação.A caracterização da reação catalisada pela enzima OPRT micobacteriana é uma etapa essencial para o desenvolvimento de novas drogas de ação específica que permitam o melhor controle da tuberculose. Os dados resultantes da caracterização da enzima foram utilizados como ponto de partida para o planejamento, seleção e teste de inibidores seletivos contra a OPRT de M. tuberculosis. Um composto inicial, com valores de na faixa de concentração de nanomolar, foi identificado como potencial composto líder, sendo submetido a diferentes protocolos de derivatizaçao química, permitindo a obtenção de uma molécula derivada com valores de constantes inibitórias e perfil de discriminação termodinâmica aprimorados. Estes dois compostos foram caracterizados como inibidores competitivos e incompetitivos em relação aos substratos naturais da OPRT, OA e PRPP, respectivamente; onde o conhecimento do singular mecanismo cinético de reação da enzima de M. tuberculosis foi utilizado para o planejamento de moléculas capazes de formar um complexo ternário não catalítico (E ∙ PRPP ∙ I), inibindo a síntese de nucleotídeos de pirimidina e sequestrando moléculas de PRPP do meio celular, afetando ainda, outros processos metabólicos essenciais. Os resultados deste trabalho colaboram ainda para uma melhor compreensão do metabolismo de nucleotídeos de micobactérias e fornecem informações relevantes para o avanço do desenvolvimento de inibidores de ação seletiva sobre alvos moleculares específicos para o tratamento e profilaxia da tuberculose.

Made available in DSpace on 2013-08-07T18:41:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000431160-Texto+Completo-0.pdf: 3328131 bytes, checksum: 1424b077ac248005607b13af54a688e0 (MD5) Previous issue date: 2011 / The increasing incidence of resistant strains of Mycobacterium tuberculosis, combined with co-infection of the human immunodeficiency virus and the absence of new anti-tuberculosis therapy in recent years highlight the need for discovery of new therapeutic agents for the treatment of tuberculosis. Seeing from previous studies that shikimate pathway of Mycobacterium tuberculosis is essential for survival of the organism, the prediction of inhibitors for chorismate synthase, the seventh enzyme of this route, open up the possibility of development of new anti-mycobacterial chemotherapy. In this work, using computational techniques of molecular modeling, virtual screening, and molecular dynamics, was possible to elucidate the molecular interaction of chorismate synthase with its substrate and cofactor, and propose three potential inhibitors for this enzyme, contributing to early research on compounds with potential anti-tuberculosis. / O aumento da incidência de cepas resistentes de Mycobacterium tuberculosis, aliados a co-infecção com o vírus da imunodeficiência humana e a ausência de novas terapias anti-tuberculose nos últimos anos, evidenciam a necessidade da descoberta de novos agentes terapêuticos para o tratamento da tuberculose. Considerando, a partir estudos anteriores, que a via metabólica do ácido chiquímico do Mycobacterium tuberculosis é essencial para sobrevivência do organismo, a predição de inibidores para corismato sintase, sétima enzima desta rota, abre a possibilidade de desenvolvimento de novas quimioterapias anti-micobacterianas. Neste trabalho, através de técnicas computacionais de modelagem molecular, virtual screening e dinâmica molecular, foi possível elucidar aspectos moleculares importantes da interação da corismato sintase com seu substrato e cofator, bem como, propor três potenciais inibidores para esta enzima, contribuíndo como início de uma pesquisa sobre compostos com potencial farmacológico anti-tuberculose.

Made available in DSpace on 2013-08-07T18:41:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000424566-Texto+Completo-0.pdf: 2168714 bytes, checksum: 2f865a2656e725b28201a2b328378a5c (MD5) Previous issue date: 2010 / Molecular docking is one of the main stages of Rational Drug Design (RDD). This is a method that provides a better orientation and conformation in which a molecule will bind to another to form a stable complex. Most docking algorithms consider flexible ligands, due to their usually small size. On the other hand, because the receptor is generally a molecule consisting of a larger number of atoms, it is treated as rigid. However, protein molecules are naturally flexible, and to consider such flexibility throughout the docking process is still not an easy task. The motivation for developing this work came from the need to perform molecular docking simulations in a more realistic manner, considering the dynamics and plasticity of a receptor molecule. Among the various ways to consider the receptor flexibility, our approach was to use a molecular dynamics simulation (MD) to generate the different conformations of the receptor. In this study we have investigated the effect of the explicit flexibility of the InhA enzyme of Mycobacterium tuberculosis by performing molecular docking simulations in each of the different conformations of the enzyme (wild-type, and I16T and I21V mutants), produced by MD, with the inhibitors ethionamide (ETH), triclosan (TCL) and isoniazid-pentacyanoferrate II (PIF).With the flexible model of the receptor, the experiments produced a series of snapshots of InhA inhibitors used in this study, showing different modes of ligand binding, which could not be evaluated using a single conformation of the crystal structure (PDB ID: 1ENY). Our analysis showed that for the InhA-ETH complex, only 5 residues interacted with the ligand in the crystal structure, whereas 80 residues along the trajectory made contacts with the ETH in the flexible model. Similarly, for the InhA-TCL complex only 2 residues of the crystal structure interacted with the ligand, while in the flexible receptor model, we found 46 residues interacting with the TCL. Finally, for the complex InhA-PIF, we found that 2 residues of the receptor interacted with the ligand in the crystal structure, and on the other hand, 35 residues interacted with PIF in the flexible model. This suggests that the flexible receptor model can accommodate a more diverse set of conformations of the ligand. When considering the plasticity of the receptor to perform a docking simulation, it means that the amino acid residues, loops and turns of the receptor can move slightly in different directions, allowing the ligand to explore spaces in the binding site that would have not been possible before. We believe that this work is helping to build knowlege of the importance of receptor flexibility in molecular docking process, and paves the way for further investigation. / A docagem molecular é uma das principais etapas do processo de Rational Drug Design (RDD). Este é um método que prevê a melhor orientação e conformação na qual uma molécula se ligará à outra, de modo a formar um complexo estável. Os algoritmos de docagem atuais consideram o ligante flexível, devido ao seu tamanho geralmente pequeno. Já o receptor, por ser uma molécula composta por um número maior de átomos, é tratado como rígido. Porém, proteínas são moléculas naturalmente flexíveis, e considerar esta flexibilidade durante um processo de docagem ainda não é uma tarefa fácil. A motivação para desenvolver este trabalho surgiu da necessidade de realizar simulações de docagem molecular mais realísticas, que considerem a dinâmica e a plasticidade de uma molécula receptora. Dentre as diversas formas de considerar a flexibilidade do receptor, usamos uma simulação de dinâmica molecular (DM) para gerar as diferentes conformações do receptor. Investigamos o efeito da flexibilidade explícita da enzima InhA de Mycobacterium tuberculosis através da realização de simulações de docagem molecular em cada uma das diferentes conformações da mesma (tipo selvagem e mutantes I16T e I21V) obtidas por DM, com os inibidores etionamida (ETH), triclosan (TCL) e isoniazidapentacianoferrato II (PIF). Com o modelo flexível do receptor, os experimentos produziram um conjunto de snapshots dos inibidores da InhA utilizados neste estudo, mostrando diferentes modos de ligação do ligante, que não poderiam ser avaliados com base em uma única conformação da estrutura cristalina (PDB ID: 1ENY). Nossa análise revelou que para o complexo InhA-ETH, apenas 5 resíduos interagiram com o ligante, na estrutura cristalina, enquanto que 80 resíduos ao longo da trajetória fizeram contatos com a ETH no modelo flexível. Para o complexo InhATCL apenas 2 resíduos da estrutura cristalina interagem com o ligante, e no modelo de receptor flexível, encontramos 46 resíduos interagindo com o TCL. Finalmente, para o complexo InhAPIF, verificamos que 2 resíduos do receptor interagiram com o ligante na estrutura cristalina, enquanto que para o modelo flexível encontramos 35 resíduos interagindo com PIF. Isto sugere que o modelo de receptor flexível pode acomodar um conjunto mais diversificado de conformações do ligante. Considerar a plasticidade do receptor ao realizarmos uma simulação de docagem significa que os resíduos de aminoácidos, alças e voltas do receptor, podem mover-se ligeiramente em diferentes direções permitindo que o ligante possa então explorar espaços no sítio de ligação que antes não seria possível. Acreditamos que este trabalho está ajudando a construir o conhecimento sobre a importância da flexibilidade do receptor no processo de docagem molecular, e possibilita uma investigação mais aprofundada no futuro.

Made available in DSpace on 2013-08-07T18:41:33Z (GMT). No. of bitstreams: 3 000399964-Texto+Completo+Parte+A-0.pdf: 18391919 bytes, checksum: af1c2f20c95ef9a171c3d3fc299fe1e4 (MD5) 000399964-Texto+Completo+Parte+B-1.pdf: 11500816 bytes, checksum: 2d0b16c2a821b4adbb77c7b4d4f28602 (MD5) 000399964-Texto+Completo+Parte+C-2.pdf: 17810555 bytes, checksum: f216fc25091f70f4980a1f7a25ffde6b (MD5) Previous issue date: 2007 / Tuberculosis (TB) remains the leading cause of mortality due to a single bacterial pathogen, Mycobacterium tuberculosis. The reemergence of tuberculosis as a potential public health threat, the high susceptibility of human immunodeficiency virus-infected persons to the disease, the proliferation of multi-drug-resistant strains (MDR-TB) and, more recently, of extensively drug resistant isolates (XDR-TB) have created a need for the development of new antimycobacterial agents. There is an ongoing need for innovation in proposing new structural scaffolds for chemotherapeutic agent development to control TB. Mycolic acids, the hallmark of mycobacteria, are high-molecular-weight α-alkyl, β-hidroxy fatty acids, which appear mostly as bound esters in the mycobacterial envelope. Isoniazid (INH) is the most prescribed chemotherapeutic agent for active TB and prophylaxis and requires activation by the catalase-peroxidase activity of KatG. The product of the M. tuberculosis inhA structural gene (InhA) has been shown to be the primary target for INH. InhA was identified as an NADH-dependent enoyl-ACP reductase specific for long chain enoyl thioesters. InhA is a member of the mycobacterial Type II fatty acid biosynthesis system, which elongates acyl fatty acid precursors of mycolic acids. The main focus of our contribution is on data describing the mode of action of an inorganic complex, pentacyano (isoniazid) ferrateII that requires no KatG-activation and is an in vitro slow-onset inhibitor of WT and INH-resistant M. tuberculosis enoyl reductases. This inorganic complex represents a new class of lead compounds to the development of anti-tubercular agents aiming the inhibition of a validated target. We also describe the recent developments in the search for inorganic complexes with anti-tubercular activity. / A tuberculose (TB) continua sendo a principal causa de mortalidade devido a um único patógeno bacteriano, Mycobacterium tuberculosis. A reemergência da tuberculose como uma ameaça potencial à saúde pública, a alta suscetibilidade de pessoas infectadas com o vírus da imunodeficiência humana à doença, a proliferação de cepas resistentes a múltiplas drogas (MDR-TB) e, mais recentemente, de cepas extensivamente resistentes às drogas (XDR-TB) criaram a necessidade do desenvolvimento de novos agentes antimicobacterianos. Existe uma necessidade contínua de inovação em propor novas estruturas para o desenvolvimento de agentes quimioterápicos para o controle da TB. Os ácidos micólicos, característicos de micobactérias, são ácidos graxos α-alquil, β-hidróxi de alto peso molecular que aparecem, principalmente, como ésteres ligados ao envelope micobacteriano. A isoniazida (INH) é o agente quimioterápico mais prescrito para a TB ativa e para a profilaxia e necessita de ativação pela atividade de catalase-peroxidase da KatG. O produto do gene estrutural M. tuberculosis inhA (InhA) demonstrou ser o alvo primário da INH. A InhA foi identificada como uma enoil-ACP redutase dependente de NADH, possuindo especificidade por enoil tioésteres de cadeia longa. InhA é um membro do sistema de biossíntese de ácidos graxos micobacterianos do tipo II que elonga ácidos graxos acilados, precursores dos ácidos micólicos. O foco principal de nossa contribuição são dados descrevendo o modo de ação de um complexo inorgânico, pentaciano (isoniazida) ferrato II que não necessita de ativação pela KatG. Ademais é um inibidor do tipo ligação lenta da enoil redutase WT e resistente à INH de M. tuberculosis. Este complexo inorgânico representa uma nova classe de compostos líderes para o desenvolvimento de agentes antituberculose objetivando a inibição de um alvo validado.Nós também descrevemos os avanços recentes na busca por complexos inorgânicos com atividade antituberculose.

Made available in DSpace on 2013-08-07T18:41:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000407067-Texto+Completo-0.pdf: 3459051 bytes, checksum: d1b647d03a940c703ad0b5b801bad1d2 (MD5) Previous issue date: 2008 / Tuberculosis (TB), caused by Mycobacterium tuberculosis, remains the leading cause of mortality due to a bacterial pathogen. The proliferation rate of multidrugand extensively drug-resistant strains of M. tuberculosis is increasing worldwide. There is a continuous requirement for studies on mycobacterial metabolism to identify promising targets for the development of new anti-TB agents. In bacteria, pyrimidine nucleotide interconversion pathways are important in a number of essential processes, including DNA, RNA, and phospholipid biosynthesis. The gene (cmk, Rv1712) encoding cytidine monophosphate kinase (CMK) enzyme has been proposed by sequence homology to be present in the genome of M. tuberculosis. Here we describe PCR amplification and cloning of cmk gene, expression and purification of its product to homogeneity, and N-terminal sequencing and mass spectrometry analyses of the recombinant protein. Results of steady-state kinetics showed that M. tuberculosis cmk gene encodes a monomeric CMK that phosphorylates preferentially CMP and dCMP, and that UMP is a poor substrate. These results reinforce the presence of a nucleoside monosphosphate kinase specific for UMP in M. tuberculosis. Double-reciprocal plots of steady-state kinetic results were consistent with ternary complex formation and sequential mechanism for M. tuberculosis CMK reaction. A plausible role for CMK in M. tuberculosis is discussed. / A tuberculose (TB), doença infecto contagiosa, causada pelo Mycobacterium tuberculosis, é a maior causa de morte por agente infeccioso do mundo. O aumento da incidência de cepas multi-resistentes (MDR-TB) e extensivamente resistentes (XDR-TB) tem contribuído para o aumento do número de mortes. Por este motivo, há a necessidade de estudos para identificarmos, no metabolismo da micobactéria, possíveis alvos para o desenvolvimento de drogas capazes de combater estas novas cepas. Em bactérias, as rotas de interconversão de nucleotídeos pirimidínicos são importantes em inúmeros processos essenciais, incluindo a biosíntese de DNA, RNA e fosfolipídios. O gene (cmk, Rv1712) que codifica a enzima citidina monofosfato quinase (CMK) foi descrito, por homologia de seqüência, no genoma de M. tuberculosis. Neste trabalho o gene cmk foi amplificado por PCR e clonado em vetor de expressão. A proteína CMK foi expressa em grande escala e purificada. O produto homogêneo desta purificação sofreu seqüenciamento N-terminal e espectrometria de massa. Os resultados da cinética em estado estacionário mostraram que o gene cmk de M. tuberculosis codifica a proteína monomérica CMK, que fosforila preferencialmente CMP e dCMP, e que UMP é um substrato pobre. Estes resultados reforçam a presença de uma nucleotídeo monofosfato quinase específica para UMP em M. tuberculosis. Os parâmetros cinéticos fornecidos pelo ensaio e análise dos gráficos de duplo-recíproco mostraram que a enzima forma um complexo ternário e que seu mecanismo é seqüencial. Um possível papel para a enzima CMK é discutido.

Made available in DSpace on 2013-08-07T18:41:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000385855-Texto+Completo-0.pdf: 1436770 bytes, checksum: 28e687e815170b42a1f16566092ecf39 (MD5) Previous issue date: 2006 / Therapeutic drug monitoring, understood as the determination of plasma drug concentrations and the application of these determinations to the individualization of pharmacotherapy, is an useful approach in amitriptyline treatment, once therapeutic and toxic concentrations for this drug have been proposed. However, the achievement of therapeutic plasma levels is strongly influenced by the metabolism phenotypic variability. Frequently, the genotype of drug metabolism does not allow to predict the phenotype. One of the most common factor of inconsistence between genotype and phenotype is drug interactions. Considering that a significative amount of patients do not report the current use of drug and herbal medicines to their physicians, systematic toxicological analysis procedures can be useful to evaluate the co-administration of drugs. In this study, a computer system for chromatographic parameter calculation and database retrieval, based on previously published databases, was developed. The system is available in the world wide web, allowing the identification of substances of toxicological interest with high probabilities, even when performing simple and low cost analytical methods. A HPLC-DAD methodology for the simultaneous determination of omeprazole, 5-hydroxy-omeprazole and omeprazole sulphone in plasma samples was developed and validated, allowing the evaluation of the phenotype for CYP2C19 and CYP3A4 in a group of 38 healthy volunteers. Three poor metabolizers and one ultra-fast metabolizer were identified. Additionally, a HPLC-DAD method for the simultaneous determination of amitriptyline, nortriptyline, desmethylnortriptyline, E-10-hydroxy-amitriptyline, Z-10-hydroxy-amitriptyline, E-10-hydroxy-nortriptyline and Z-10-hydroxy-nortriptyline was developed and validated. Five volunteers with different phenotypes for CYP2C19 (1 ultra-fast, 3 extensive and 1 poor) received a single oral dose of 1mg. kg-1 amitriptyline, supplying blood samples at times 0, 1, 2, 3, 4, 5, 7, 24 and 48 hours after dosing. Differences in pharmacokinetic parameters and in metabolic ratios were observed between the different phenotypes. The calculation of demethylation metabolic ratio based on amitriptyline and nortriptyline plasma concentrations in a sample collected 3 hours after a single, or a first, oral dose of amitriptiline can be used to determine the metabolic phenotype for CYP2C19, allowing an early posology adjustment. / O monitoramento terapêutico, compreendido como a determinação de concentrações plasmáticas de fármacos e a aplicação destas determinações à individualização da farmacoterapia, é uma abordagem útil quando da utilização de amitriptilina, considerando que faixas de concentração terapêutica e tóxicas estão propostas. Entretanto, a obtenção de níveis plasmáticos terapêuticos é fortemente impactada pela variabilidade fenotípica do metabolismo. Freqüentemente, o genótipo metabolizador não permite prever o fenótipo. Um dos fatores mais comuns de inconsistência entre genótipo e fenótipo é a interação entre fármacos. Considerando que uma parcela significativa dos pacientes não relatam o uso corrente de medicamentos e fitoterápicos aos médicos assistentes, procedimentos de análise toxicológica sistemática podem ser úteis para avaliar a co-administração de fármacos. Neste estudo, foi desenvolvido um sistema informatizado para cálculo de parâmetros cromatográficos e busca em bases de dados previamente publicadas, disponível na rede mundial de computadores. Este sistema permite a identificação de substâncias de interesse toxicológico com elevada probabilidade, mesmo com a utilização de métodos analíticos simples e de baixo custo. Também foi desenvolvida e validada uma metodologia para determinação simultânea de omeprazol, 5-hidróxi-omeprazol e omeprazol sulfona em plasma por HPLC-DAD, permitindo a avaliação do fenótipo metabolizador para CYP2C19 e CYP3A4 em um grupo de 38 voluntários saudáveis. Foram identificados três indivíduos considerados metabolizadores pobres para CYP2C19 e um indivíduo com fenótipo metabolizador ultra-rápido. Foi desenvolvido e validado um método por HPLC-DAD para determinação simultânea de amitriptilina, nortriptilina, desmetilnortriptilina, E-10-hidróxi-amitriptilina, Z-10-hidróxi-amitriptilina, E-10-hidróxi-nortriptilina e Z-10-hidróxi-nortriptilina. Posteriormente, 5 voluntários com diferentes fenótipos metabolizadores para CYP2C19 (1 ultra-rápido, 3 extensivos e 1 pobre) receberam uma dose oral de 1mg. kg-1 de amitriptilina e forneceram amostras de sangue nos tempos 0, 1, 2, 3, 4, 5, 7, 24 e 48 horas pós-dose. Foram observadas diferenças nos parâmetros farmacocinéticos e nas razões metabólicas de hidroxilação entre os diferentes fenótipos para CYP2C19. Deste forma, o cálculo do índice metabólico de desmetilação a partir das concentrações de amitriptilina e nortriptilina, determinadas em uma amostra coletada 3 horas após uma dose única ou após a primeira dose oral de amitriptilina, pode ser utilizada para determinar o fenótipo metabolizador para CYP2C19, permitindo um ajuste precoce da posologia.