A reemergência de algumas bactérias Gram-positivas, em particular, do gênero Staphylococcus, como principal foco causador de infecções hospitalares, tem se intensificado nas últimas décadas, e, apesar da existência de potentes fármacos voltados para o tratamento de infecções causadas por este gênero de bactéria, as taxas de morbidade e mortalidade prevalecem com perfil crescente. Além disso, um grande problema associado a cepas de MRSA (Methicillin-Resistant Staphylococcus aureus) é o fenótipo de multi-resistência, característica que confere a este microrganismo resistência não apenas à meticilina como também a uma série de outros fármacos, exceto frente à vancomicina e à teicoplanina. Muito tem se feito, mas ainda são poucos os resultados efetivamente aplicáveis no tratamento de infecções com caráter de multi-resistência, justificando, desta forma, a necessidade de desenvolvimento de sucedâneos que sejam consideravelmente mais efetivos para a solução deste problema. Baseado nestes fatos, a proposta deste estudo envolveu o planejamento, síntese, identificação e estudos de QSAR (Quantitative Structure-Activity Relationships) em duas e três dimensões de derivados 5-nitro-2-tiofilidênicos com atividade antimicrobiana frente a cepas padrão e multi-resistente de Staphylococcus aureus. A escolha dos grupos substituintes foi realizada em duas etapas. Na primeira delas seguiu-se metodologia de substituição em anéis aromáticos proposta por Topliss para a otimização da bioatividade de compostos. Em uma segunda etapa, predominantemente quantitativa, foram selecionados mais alguns derivados baseando-se em faixa de hidrofobicidade ótima pré-determinada experimentalmente e na variação de efeito estérico dos grupos substituintes. Quatorze derivados 5-nitro-2-tiofilidênicos foram sintetizados, estruturalmente identificados e avaliados quanto à atividade antimicrobiana frente às cepas padrão (ATCC 25923) e multi-resistente (3SP/R33) de Staphylococcus aureus por determinação da concentração inibitória mínima empregando-se método de macrodiluição sucessiva em tubos. Salienta-se que a cepa 3SP/R33 se mostra resistente a dezenove antibióticos empregados na prática médica e apresenta suscetibilidade apenas à vancomicina. As concentrações inibitória e bactericida mínimas apresentadas pelos compostos sintetizados mostraram sofrer influência significativa da hidrofobicidade sobre as referidas atividades de acordo com os estudos de QSAR-2D e QSAR-3D, sendo os resultados obtidos para a cepa multi-resistente absolutamente compatíveis com os anteriormente determinados para a cepa padrão. Os estudos de QSAR-2D indicaram que a atividade antimicrobiana das 5nitro-2-tiofilideno benzidrazidas substituídas sofre influência significativa de duas propriedades físico-químicas que são a hidrofobicidade e a distribuição eletrônica. A relevância dos descritores estruturais σ e efe na determinação da atividade antimicrobiana, sinalizam que a distribuição eletrônica influencia fortemente o aumento da potência antimicrobiana dos compostos em estudo tanto pela influência dos efeitos indutivo e de ressonância na estrutura química do ligante, como também pelos campos moleculares gerados ao redor de grupos substituintes, sugerindo uma possível interação dos mesmos com uma área específica do sítio receptor. Nos estudos de QSAR-3D, foi evidenciado, em concordância com o estudo clássico anteriormente realizado, que a hidrofobicidade prevalece como propriedade de fundamental importância no estabelecimento da atividade antimicrobiana. Foi observada a importância da presença de regiões hidrofílicas pontuais nos compostos de forma a propiciar processos de solvatação e dessolvatação que são críticos na difusão através de membranas biológicas. Pode-se afirmar que a análise de QSAR, considerando os aspectos tridimensionais ligantes, ressaltou a necessidade de um balanço lipofílico-hidrofílico para um bom desempenho das 5-nitro-2-tiofilideno benzidrazidas ρ-substituídas como agentes antimicrobianos. A partir dos resultados obtidos evidenciou-se, neste estudo, o forte potencial de derivados 5-nitro-2-tiofilidênicos como possível alternativa para o desenvolvimento racional, em nível molecular, de fármacos voltados para o tratamento de infecções causadas por cepas multi-resistentes de Staphylococcus aureus. / In the last decade, there has been a reemergence of Gram-positive bacteria, in particular Staphylococcus, which isconsidered one of the. most causing of nosocomial infections. Although potent antistaphylococcal drugs are available, this infection continues presenting increasing morbidity and mortality rates. Besides, a serious problem associated with MRSA (Methicillin-Resistant Staphylococcus aureus) is the phenotype of multidrug resistance, which is, resistance not only to methicillin but also to many other drugs, except to vancomycin and teicoplanin. Many efforts have been made in a tentative to reduce this problem, nevertheless there is only a few number of alternatives to combat Staphylococcus aureus multidrug-resistant strains, justifying the necessity of development of more effective compounds to the treatment of these infections. Based in these facts, the purpose of this study was the design, synthesis, structural identification and 2D-QSAR and 3D-QSAR (Quantitative Structure-Activity Relationships) studies of 5-nitro-2-thiophylidene derivatives with antimicrobial activity against multidrug-resistant strains of Staphylococcus aureus. The choice of substituent groups was made in two stages. The first stage comprises on application of Topliss operational scheme for aromatic substitution. In a second quantitative stage, more derivatives were selected according by hydrophobicity range previously determined. Other standard considered at the selection of substituent groups was the variation of steric effect. Fourteen 5-nitro-2-thiophylidene derivatives were synthesized, structural identified and tested against standard (A TCC 25923) and multidrug-resistant (3SP/R33) strains of Staphylococcus aureus. The Minimal Inhibitory Concentration, MIC, was determined using the serial dilution tests in two sequential stages. The 3SP/R33 strain is resistant to nineteen antimicrobial agents in use, except to vancomycin. The minimal inhibitory and bactericidal concentrations of synthesized compounds showed, according by 2D-QSAR and 3D-QSAR studies, a significant influence of hydrophobic properties on antimicrobial activity determination and the results obtained for multidrug-resistant strain were consistent with those determined for A TCC 25923 strain. 2D-QSAR studies showed that antimicrobial activity are mainly influenced by two physico-chemical properties: hydrophobicity and electronic distribution. The relevance of σ e ephe parameters on antimicrobial activity determination, denotes the contribution of inductive and resonance effects for the polar performed by the substituent groups, probably suggesting an interaction between them and specific receptor site. 3D-QSAR studies showed that hydrophobicity is a essential property to antimicrobial activity determination, sustained the same conclusions previously obtained by Hansch Analysis. It was observed a great concern of small hydrophilic regions distributed on derivatives in order to promote solvation and desolvation process, that have critical importance on diffusion process through the biological membranes. QSAR studies considering three-dimensional properties of ligands indicated the necessity of accurate hydrophilic-hydrophobic balance on nitrothiophene derivatives for their good performance as antimicrobial agents. The results obtained in this preliminary study have shown the potential of synthesized compounds as alternatives to the treatment of infections caused by multidrug-resistant strains of Staphylococcus aureus.

O desenvolvimento de radioligantes para o sistema nervoso central (SNC) com características radiotraçadoras que justifiquem seu uso em diagnóstico por geração de imagens é esperado pela comunidade médica nuclear. Os benzodiazepínicos flumazenil-11C e iomazenil-123I são utilizados, com limitações, para investigações clínicas de densidade de sítios receptores benzodiazepínicos no cérebro em patologias como Alzheimer, epilepsia e depressão, entre outras. No Brasil, entretanto, estes traçadores ainda não estão disponíveis para uso clínico. Neste sentido, os flavonóides têm despertado interesses como perspectiva de nova classe de compostos com atividade no SNC podendo originar radiotraçadores com perspectivas para aplicação em imageamento cerebral. Baseado no exposto, a proposta deste estudo envolve o planejamento, a síntese e a marcação com radioiodo (131I e 123I) de flavona e análogos, o controle de qualidade radioquímico, os estudos de biodistribuição e o imageamento, para a avaliação do perfil de captação desses compostos e potencial aplicação em estudos cerebrais, frente a sítios receptores benzodiazepínicos. Os compostos estudados neste trabalho foram obtidos empregando-se a transformação de Baker-Venkataraman. A flavona e análogos foram identificados através de espectros de RMN-1H, RMN-13C e IV. O grau de pureza das substâncias obtidas foi confirmado através da medição da faixa de fusão. Os compostos radiomarcados foram obtidos com alta pureza radioquímica por substituição eletrofílica aromática direta. Esta marcação propiciou estabilidade in vitro após 24 horas e, para a flavona radiomarcada estabilidade in vivo, uma vez que a tireóide não apresentou captação significativa em tempos menores que 1 hora e excreção favorável no tempo de 24 horas. Os estudos de biodistribuição foram realizados em camundongos Swiss, verificando-se alta concentração de flavona-iodo-131 no cérebro, principalmente até 30 minutos após a injeção intravenosa e eliminação favorável após 24 horas de estudo. As imagens cerebrais foram realizadas em coelho New Zeland e em ratos Wistar adquiridas em gama câmara analógica sugerindo que a captação desse ligante no cérebro em tempos curtos, até 30 minutos, viabiliza a aquisição de imagens cintilográficas. Adicionalmente, foram desenvolvidos estudos de modelagem molecular da flavona e da flavona radiomarcada, utilizando-se mecânica quântica AM1 semi-empírico, corroborando a reatividade química desse composto frente à marcação com radioiodo por substituição eletrofílica, processo controlado predominantemente por interações eletrostáticas. Foram calculados os valores individuais de cargas para cada carbono da estrutura da flavona, incluindo cargas de Mulliken, Natural e Eletrostática, e foram gerados os mapas topográficos de distribuição de cargas de ambas as moléculas, evidenciando que as posições 6 e 8, na molécula de flavona, são as mais prováveis para a substituição por radioiodo. / The development of radioligands for the Central Nervous System (CNS) with adequate radiotracer characteristics for the use in imaging diagnostic has been long expected by the medical community. Benzodiazepines flumazenil-11C and iomazenil-123I are employed with limitations in clinical investigations of the density of receptor sites in the brain in pathologies such as Alzheimer, epilepsy, and depression. Nevertheless, in Brazil these radiotracers are not available in market, yet. In this respect, flavonoids has drawing attention as a perspective of a new class of compounds wit CNS activity and potential of originating radiotracers to be employed in brain imaging. Therefore, the goal of this work consisted in the planning, synthesis, and labeling with radioiodine (131I and 123I) of flavone and analogs, as well as to perform radiochemical quality control, biodistribuction, and imaging studies of the radiotracers obtained in order to evaluate the uptake profile and potential for use in cerebral studies of benzodiazepinic receptors sites. To obtain the compounds, we utilized the Baker-Venkataraman transformation, and NMR-1H, NMR-13C, and IR spectroscopy were employed for identification of the molecules. The purity of the compounds obtained was assessed by means of melting point determinations. The radiolabeled compounds were obtained by aromatic electrophilic substitution with a high degree of radiochemical purity. The labeling allowed in vitro stability after 24 hours and in vivo stability of the radiolabeled flavone, provided that the thyroid did not presented significant uptake in less than one hour and favorable excretion in 24 hours. Biodistribution studies were carried out employing Swiss mice. The results indicated high concentrations of flavone-I131 in the brain, especially in the first 30 minutes after intravenous injection, as well as favorable elimination after 24 hours. Brain images were obtained from New Zeland rabbit and Wistar rats in analogical gamma camera, suggesting that short-time brain uptake of the radioligand (up to 30 minutes) allows the acquisition of cynthilographic images. Additionally, molecular modeling studies of the flavone were performed employing the semi-empiric method of AM1. The results corroborate the chemical reactivity of the compound for labeling with radioiodine by aromatic electrophilic substitution, process that is governed mainly by electrostatic interactions. The individual values of Mulliken, Natural, and Electrostatic charges of each carbon atom in flavone structure were calculated and topographic maps of charge distribution were then generated. The analysis of the maps indicates that positions 6 and 8 in the flavone molecule are most likely to present the radioiodine substitution.

Proteínas e peptídeos ricos em glicina são encontrados em animais e plantas. Alguns apresentam atividade antimicrobiana. Como pouco se sabe sobre suas síntese, estrutura, relação estrutura-atividade e mecanismo de ação, tais tópicos foram estudados para os antimicrobianos cheferina I (Chef I) e/ou fragmentos da acantoscurrina (acanto). No que se refere à Chef I (67,9% de Gly, 28,6% de His, seis repetições do motivo GGH e uma Tyr), sintetizamos, purificamos, caracterizamos e testamos Chef I, os seus análogos truncados na(s) porção(ções) N- ou/e C-terminal (is) e os análogos amidados Chef la, Chef I (3-28)a e Chef I (6-28)a. Os três últimos e Chef I foram igualmente ativos frente a cepas de C. albicans (MIC: 12,5 µM), mas não frente a cepas de C. tropicalis e S. cerevisiae. A amidação tornou o análogo Chef I (3-28)a mais ativo frente a tais cepas. Enquanto as atividades antifúngicas de Chef la e de seus análogos foram reduzidas pelo aumento da força iônica, elas foram aumentadas em presença de ZnCl2 5-10 µM. A 62,5 µM a Chef la foi letal para C. albicans MDM8. Ela foi pouco hemolítica em tampão fosfato contendo NaCl ou em tampão glicose fosfato isotônico (100 µM: 18%). Análises por microscopia confocal e citometria de fluxo revelaram que Chef la marcada com carboxifluoresceína (FAM-Chef la) foi rapidamente internalizada nas células de C. albicans MDM8, um processo que não foi afetado pela força iônica do meio e se mostrou dependente de ATP e temperatura. Quanto aos fragmentos da acanto (proteína com 132 aminoácidos, 73% de Gly e 3 repetições de uma seqüência de 26 aminoácidos), estudamos a síntese em fase sólida dos fragmentos N- e C-terminais, acanto (1-22) e acanto (101-132) , respectivamente, e da porção repetitiva, acanto (23-48). Apesar de uma predição teórica não ter indicado alto potencial de agregação para a acanto, as sínteses foram problemáticas: a ocorrência de aminoacilações incompletas repetitivas a 60° C usando diferentes estratégias, resinas, reagentes acopladores, solventes e sais caotrópicos sugeriram a ocorrência de agregação das cadeias peptídicas em crescimento sobre as resinas O uso da resina CLEAR amida permitiu a obtenção do acanto (113-132). Tentativa de síntese convergente em fase sólida não foi bem sucedida. Espectros Raman das peptidil-resinas obtidas confirmaram a presença de estruturas em folha β pregueada. Somente o uso combinado de resina CLEAR amida, 60°C, 20% DMSO/NMP, Fmoc-(Fmoc-Hmb)Gly-OH e LiCI permitiram a síntese total de acanto (101-132) . O uso da resina CLEAR ácida permitiu a síntese do fragmento acanto (23-48) e acanto (10-22) , esta última durante a tentativa de síntese do acanto (1-22) . Os rendimentos foram baixissimos e os espectros Raman das peptidil-resinas correspondentes também indicaram a formação de folhas β pregueadas. Estes resultados indicaram que Chef I (3-28)a mimetiza Chef I, que Chef la é um fungicida potente com alvo intracelular, que a internalização do seu análogo marcado na célula de levedura ocorra via endocitose, que a Chef la tem potencial para agir como uma droga de uso tópico e que os fragmentos de acanto são \"difficult sequences\" típicas. / Proteins and peptides with high content of glycine have been found in animais and plants. Some of them display antimicrobial activity. As little is known about their chemical synthesis, structure, structure-activity relationship and mode of action, we studied such topics using shepherin I (Shep I) and fragments of acanthoscurrin (acantho) as targets. Concerning to Shep I (67.9% of Gly, 28.6% of His, six direct repeats of the motif GGH and one Tyr), we synthesized, purified, characterized and tested Shep I, its analogues truncated at the N- and/or C-terminal portions and the amidated analogues Shep la, Shep I (3-28)a and Shep I (6-28)a. The last three analogues and Shep I were equally active against C. albicans (MIC: 12.5 µM) strains, but not against C. tropicalis and S. cerevisiae strains. Cterminal amidation made Shef I (3-28)a more active against those fungai strains. Anticandidal activities of Shep la and truncated analogues were inhibited in high ionic strength solutions, but enhanced at 10 µM ZnCI (2 to 8-fold). At 62.5 µM (5 MIC), Shep la killed C. albicans MDM8 in 30 mino It caused low hemolysis in phosphate buffered saline and isotonic glucose phosphate buffer (100 µM: 18%). Confocal microscopy and flow cytometry analyses revealed that Shep I modified with carboxyfluorescein (FAM-Shep la) was rapidly internalized into C. albicans MDM8 cells, process not affected by ionic strength and showed to be energy and temperature-dependent. As to the fragments of acantho (a protein with 132 amino acids, 73% of Gly, and three repeats of 26 amino acids), we studied solid-phase syntheses of the N- and C-terminal portions, acantho (1-22) and acantho (101-132), respectively, and of the repetitive portion, acantho (23-48). A theoretical prediction did not indicate high aggregation potential for acantho, but solid-phase syntheses were troublesome: repetitive incomplete aminoacylations took place even at 60°C using different strategies, resins, coupling reagents, solvents and chaotropic salts, suggesting aggregation of the growing peptide chains. Change to CLEAR amide resin allowed obtaining acantho (113-132) . Attempt using convergent solid phase synthesis was not successful. Raman spectra of the growingpeptidyl-resins revealed pleated β-sheet structures. Only the combination of CLEAR amide resin, 60°C, 20% DMSO/NMP, Fmoc-(Fmoc-Hmb)Gly-OH and LiCl allowed the total synthesis of acantho (101-132). The use of CLEAR acid resin also allowed obtaining the fragments acantho (23-48) and acantho (10-22), the last one during the attempt of the synthesis of acantho (1-22). The synthesis yields were extremely low and, again, the Raman spectra of the growing peptide-resins indicated the occurrence of pleated β-sheet structures. Altogether, the results indicated that Shep l (3-28)a mimics the fungicidal activity of Shep l, Shep la is a potent anticandidacidal peptide that has an intracellular target, FAM Shep la may be internalized into the fungai cells via endocytosis, Shep la has the potential to act as a drug for topical use and acantho fragments are typical difficult sequences.

Este trabalho teve como objetivo a realização de estudos de Relações Quantitativas Tridimensionais Estrutura-Atividade, QSAR 3D, com identificação de alvos potenciais para compostos 5-nitro-heterocíclicos com estruturas azometínica ou oxadiazolínica com bioatividade dual, antifúngica e anti-T. cruzi, visando à identificação de novos compostos que possam ser aproveitados como possíveis candidatos a fármaco ou como compostos-líderes para novos estudos de modificação molecular. Os compostos estudados pertencem a quatro séries intimamente relacionadas, a saber: Série AzoO: 5-nitro-2-furfurilideno benzidrazidas 4-substituídas; Série AzoS: 5-nitro-2-tiofilideno benzidrazidas 4-substituídas; Série OxaO: 3-acetil-oxadiazolina 2,5-furfurilideno benzidrazidas 4-substituídas e Série OxaS: 3-acetil-oxadiazolina 2,5-tiofilideno benzidrazidas 4-substituídas. A utilização de forma integrada de ferramentas pertencentes às áreas de química farmacêutica, quimioinformática e bioinformática permite a caracterização de cavidades catalíticas de proteínas e a identificação das propriedades físico-químicas consideradas essenciais para a interação adequada entre ligante e biomacromolécula-alvo. Por outro lado, permitem também a identificação de alvos a partir da comparação de estruturas químicas, com as propriedades físico-químicas associadas, entre ligantes conhecidos e possíveis alvos; este procedimento de comparação de perfis moleculares, conhecido como virtual profiling, parte do princípio de que moléculas semelhantes a ligantes conhecidos de proteínas têm o potencial de interagir com essa mesma proteína, onde o grau de semelhança é determinado não somente pela estrutura química, mas também pela distribuição de características físico-químicas. As ferramentas utilizadas em estudos in silico incluem também análise de descritores topológicos que permitem a caracterização de propriedades físico-químicas considerando sua distribuição espacial em relação à estrutura química de uma dada molécula. O uso destes descritores permite a determinação do grau de semelhança entre moléculas ou partes de moléculas (fragmentos moleculares), e encontra-se na base das metodologias de triagem e de caracterização de sítios catalíticos de proteínas. Dentro da proposta de trabalho foram realizados estudos envolvendo virtual profiling, análise de fragmentos moleculares com base em descritores físico-químicos capazes de caracterizar superfícies de proteínas e ligantes, caracterização de cavidade catalítica de possível alvo e docking dos compostos a alvos putativos. Foi também realizada a determinação de atividade antifúngica e análise de resultados de QSAR 3D, levando finalmente à construção de uma hipótese quanto ao possível alvo biológico para os compostos azometínicos e oxadiazolínicos. O procedimento de virtual profiling apontou como possíveis alvos as enzimas CYP19A (aromatase), CYP3A4, CYP3A5 e CYP3A7. Embora estas enzimas não estejam diretamente envolvidas com as atividades biológicas testadas para os compostos até o momento, existem estudos que demonstram a interação de compostos azólicos de ação antifúngica, cujo alvo é CYP51 (14α-desmetilase), também com CYP19A e CYP3A4. Em conjunto com a análise da caracterização das propriedades físico-químicas com uso de descritores topológicos e a própria dualidade da atividade biológica, concluiu-se que seria possível a interação dos compostos das séries estudadas com CYP51, sendo esta enzima alvo não somente de antifúngicos azólicos, como também de compostos com ação anti-T. cruzi. A caracterização da cavidade catalítica de CYP51, tanto em termos de descritores de propriedades físico-químicas como de características estereoquímicas, associada ao estudos de QSAR 3D, confirmaram a possibilidade de interação da série oxadiazolínica com a CYP51, em orientação semelhante à dos antifúngicos azólicos. A série azometínica, que apresenta a mesma atividade dual da série oxadiazolínica, embora com potências diferentes, não possui conformação adequada para a interação da forma proposta. Existem, no entanto, dados que indicam a possibilidade de interação de compostos no sítio catalítico da enzima de forma diferente em relação a compostos oxadiazolínicos e antifúngicos azólicos. / This study had as objective the study of Tridimensional Quantitative Structure-Activity Relationships, 3D QSAR, and the identification of potential targets for 5-nitro-heterocyclic compounds with azomethynic or oxadiazolynic structures presenting dual antifungal and anti-T. cruzi bioactivity, aiming the discovery of new compounds to be used as possible drug candidates or lead compounds. The studied compounds belong to four closely related series: AzoO series: 4-substituted 5-nitro-2-furfurylidene benzhydrazides; AzoS Series: 4-substituted 5-nitro-2-thiophylidene benzhydrazides; OxaO Series: 4-substituted 3-acetyl-oxadiazolyne 2,5-furfurylidene benzhydrazides; and OxaS Series: 4-substituted 3-acetyl-oxadiazolyne 2,5-thiophilydene benzhydrazides. The integrated use of tools belonging to the areas of medicinal chemistry, chemoinformatics, and bioinformatics allow for the characterization of catalytic cavities of proteins and the identification of physicochemical properties considered essential for the adequate interaction between ligand and target biomacromolecule. In addition to this, they also make possible the identification of targets through the comparison of chemical structures, with their associated physicochemical properties, of known ligands and their possible targets; this approach, known as virtual profiling, is based on the principle that molecules similar to known ligands of proteins can potentially interact with this same protein, with the similarity degree being determined not only by chemical structure but also through the distribution of physicochemical characteristics. The tools used in studies in silico also include the analysis of topological descriptors that can be used to analyse physicochemical characteristics considering their spacial distribution in relation to the chemical structure of a given molecule. The use of these descriptors makes possible the determination of the similarity degree between molecules or part of molecules (molecular fragments), and is the basis for methodologies of screening and characterization of the catalytic sites or proteins. Considering the proposed objective, studies were carried involving virtual profiling, analysis of molecular fragments based on physicochemical descriptors able to characterize the surface of ligands and proteins, characterization of the catalytic site of a possible target, and docking of the compounds to putative targets. The antifungal activity of compounds was determined and 3D QSAR results analysed, leading to the formulation of a hypothesis for the possible biological target for the azomethynic and oxadiazolynic compounds. Virtual profiling results pointed as possible targets the P450 enzymes CYP19A (aromatase), CYP3A4, CYP3A5, and CYP3A7. Although these enzymes are not directly involved with the currently tested biological activities for these compounds, there are studies reporting the interaction of azole antifungal compounds, whose target is CYP51 (14α-demethylase), with CYP19A and CYP3A4. Taken together with the analysis of physicochemical characteristics based on topological descriptors, and considering the duality of determined biological activities, it was concluded that the interaction of the studied compounds with CYP51 was possible since this enzyme is the target nor only for azole antifungals, but also for anti-T. cruzi compounds. Characterization studies of CYP51 catalytic cavity considering not only physicochemical properties descriptors but also stereochemical characteristics, associated to the results of 3D QSAR, confirmed the possibility of interaction of compounds from the oxadiazolynic series with CYP51, in an orientation similar to azole antifungals. The azomethynic series, that also presents the same dual biological activity though with different potency, does not present an adequate conformation for the ineraction proposed for the oxadiazolynic series; however, there are reports indicating the possibility of interaction of compounds in the catalytic site of the enzyme in a different way from that of antifungal azoles and the proposed interaction of oxadiazolynic compounds.

O desenvolvimento de radioligantes para o sistema nervoso central (SNC) com características radiotraçadoras que justifiquem seu uso em diagnóstico por geração de imagens é esperado pela comunidade médica nuclear. Os benzodiazepínicos flumazenil-11C e iomazenil-123I são utilizados, com limitações, para investigações clínicas de densidade de sítios receptores benzodiazepínicos no cérebro em patologias como Alzheimer, epilepsia e depressão, entre outras. No Brasil, entretanto, estes traçadores ainda não estão disponíveis para uso clínico. Neste sentido, os flavonóides têm despertado interesses como perspectiva de nova classe de compostos com atividade no SNC podendo originar radiotraçadores com perspectivas para aplicação em imageamento cerebral. Baseado no exposto, a proposta deste estudo envolve o planejamento, a síntese e a marcação com radioiodo (131I e 123I) de flavona e análogos, o controle de qualidade radioquímico, os estudos de biodistribuição e o imageamento, para a avaliação do perfil de captação desses compostos e potencial aplicação em estudos cerebrais, frente a sítios receptores benzodiazepínicos. Os compostos estudados neste trabalho foram obtidos empregando-se a transformação de Baker-Venkataraman. A flavona e análogos foram identificados através de espectros de RMN-1H, RMN-13C e IV. O grau de pureza das substâncias obtidas foi confirmado através da medição da faixa de fusão. Os compostos radiomarcados foram obtidos com alta pureza radioquímica por substituição eletrofílica aromática direta. Esta marcação propiciou estabilidade in vitro após 24 horas e, para a flavona radiomarcada estabilidade in vivo, uma vez que a tireóide não apresentou captação significativa em tempos menores que 1 hora e excreção favorável no tempo de 24 horas. Os estudos de biodistribuição foram realizados em camundongos Swiss, verificando-se alta concentração de flavona-iodo-131 no cérebro, principalmente até 30 minutos após a injeção intravenosa e eliminação favorável após 24 horas de estudo. As imagens cerebrais foram realizadas em coelho New Zeland e em ratos Wistar adquiridas em gama câmara analógica sugerindo que a captação desse ligante no cérebro em tempos curtos, até 30 minutos, viabiliza a aquisição de imagens cintilográficas. Adicionalmente, foram desenvolvidos estudos de modelagem molecular da flavona e da flavona radiomarcada, utilizando-se mecânica quântica AM1 semi-empírico, corroborando a reatividade química desse composto frente à marcação com radioiodo por substituição eletrofílica, processo controlado predominantemente por interações eletrostáticas. Foram calculados os valores individuais de cargas para cada carbono da estrutura da flavona, incluindo cargas de Mulliken, Natural e Eletrostática, e foram gerados os mapas topográficos de distribuição de cargas de ambas as moléculas, evidenciando que as posições 6 e 8, na molécula de flavona, são as mais prováveis para a substituição por radioiodo. / The development of radioligands for the Central Nervous System (CNS) with adequate radiotracer characteristics for the use in imaging diagnostic has been long expected by the medical community. Benzodiazepines flumazenil-11C and iomazenil-123I are employed with limitations in clinical investigations of the density of receptor sites in the brain in pathologies such as Alzheimer, epilepsy, and depression. Nevertheless, in Brazil these radiotracers are not available in market, yet. In this respect, flavonoids has drawing attention as a perspective of a new class of compounds wit CNS activity and potential of originating radiotracers to be employed in brain imaging. Therefore, the goal of this work consisted in the planning, synthesis, and labeling with radioiodine (131I and 123I) of flavone and analogs, as well as to perform radiochemical quality control, biodistribuction, and imaging studies of the radiotracers obtained in order to evaluate the uptake profile and potential for use in cerebral studies of benzodiazepinic receptors sites. To obtain the compounds, we utilized the Baker-Venkataraman transformation, and NMR-1H, NMR-13C, and IR spectroscopy were employed for identification of the molecules. The purity of the compounds obtained was assessed by means of melting point determinations. The radiolabeled compounds were obtained by aromatic electrophilic substitution with a high degree of radiochemical purity. The labeling allowed in vitro stability after 24 hours and in vivo stability of the radiolabeled flavone, provided that the thyroid did not presented significant uptake in less than one hour and favorable excretion in 24 hours. Biodistribution studies were carried out employing Swiss mice. The results indicated high concentrations of flavone-I131 in the brain, especially in the first 30 minutes after intravenous injection, as well as favorable elimination after 24 hours. Brain images were obtained from New Zeland rabbit and Wistar rats in analogical gamma camera, suggesting that short-time brain uptake of the radioligand (up to 30 minutes) allows the acquisition of cynthilographic images. Additionally, molecular modeling studies of the flavone were performed employing the semi-empiric method of AM1. The results corroborate the chemical reactivity of the compound for labeling with radioiodine by aromatic electrophilic substitution, process that is governed mainly by electrostatic interactions. The individual values of Mulliken, Natural, and Electrostatic charges of each carbon atom in flavone structure were calculated and topographic maps of charge distribution were then generated. The analysis of the maps indicates that positions 6 and 8 in the flavone molecule are most likely to present the radioiodine substitution.

A introdução de um grupo substituinte na molécula de um fármaco promove alterações químico-estruturais que, por sua vez, modificam suas propriedades físicoquímicas. O arranjo espacial de átomos ou grupos de átomos, em especial grupos funcionais, na molécula de um fármaco, expressos por meio de suas propriedades físico-químicas, influenciam direta ou indiretamente na interação fármaco-receptor. Esta, por sua vez, determina aspectos farmacológicos e farmacocinéticos que influem na eficácia terapêutica do medicamento. Assim, uma série de compostos 2-[5-nitro-tiofen-2-il]-3-acetil-5-[4-fenil-substituído]-2,3-diidro-1,3,4-oxadiazolínicos foi planejada e os análogos foram sintetizados, identificados estruturalmente e avaliados in vitro quanto a atividade antimicrobiana frente a Staphylococcus aureus (cepa ATCC 25923), expressa pela determinação da concentração inibitória mínima. Cepas desta bactéria são comuns em infecções hospitalares e frequentemente apresentam caráter de multi-resistência, portanto, alternativas aos fármacos comumente empregados na terapia antibacteriana, especialmente em infecções multi-resitentes, são alvo de estudos e desenvolvimento. Relações entre mudanças estruturais de 2-[5-nitro-tiofen-2-il]-3-acetil-5-[4- fenil-substituído]-2,3-diidro-1,3,4-oxadiazolinas e suas respectivas concentrações inibitórias mínimas podem fornecer informações sobre a influência de propriedades físico-químicas na ação antibacteriana destes compostos, informações estas que podem contribuir para o entendimento das relações entre a estrutura química e a atividade biológica desta classe de compostos, visando a identificação qualitativa e quantitativa das propriedades físico-químicas que influenciam no perfil farmacológico desta classe de compostos. Os grupos substituintes introduzidos nos derivados de 2,3-diidro-1,3,4-oxadizolinas-2,3,5-substituídas contribuem para alterações em suas propriedades físico-químicas, sendo representadas por parâmetros físico-químicos que descrevem a natureza e intensidade da alteração observada. O presente trabalho objetivou identificar, partindo das propriedades físico-químicas, fatores da estrutura química que favoreçam a atividade antimicrobiana dos compostos estudados. A atividade antimicrobiana, expressa pela concentração inibitória mínima, foi determinada pelo procedimento de microdiluição sucessiva, no qual diferentes concentrações de composto a ser analisado foram incubadas em presença de inóculo de Staphylococcus aureus, em meio de cultura líquido. As microdiluições originam concentrações decrescentes a fim de se determinar a menor concentração do composto testado onde o crescimento microbiano foi inibido. Foram realizadas comparações entre as concentrações inibitórias mínimas dos compostos analisados e destas com parâmetros estruturais que representam as propriedades físico-químicas dos compostos. Baseado nas análises comparativas, identificou-se tendências que evidenciam a preponderância de propriedades físicoquímicas sobre a atividade antimicrobiana desempenhada. Constatou-se que a hidrofobicidade influi significativamente na atividade antimicrobiana. Observou-se também que o efeito eletrônico por indução e o volume do grupo substituinte em posição para-fenila também influenciam a ação antimicrobiana, mas estas ainda não foram conclusivas, carecendo de estudos mais aprofundados que levem à compreensão dos fatores estruturais que mais influenciam a ação antimicrobiana de 2-[5-nitro-tiofen-2-il]-3-acetil-5-[4-fenilsubstituído]- 2,3-diidro-1,3,4-oxadiazolinas, de forma a fundamentar o planejamento de futuros candidatos a fármacos antimicrobianos a partir desta classe de compostos. / The introduction of a substitute group within a drug molecule promotes chemical-structure shifts, which by consequence, alters its physical-chemical properties. The atomic special design, particularly the one related to functional groups, assumed in a drug molecule, expressed by the physical-chemical properties, interferers directly or indirectly on drug-receptor interaction. Theses effects collaborate to pharmacologic and pharmacokinetics aspects of drugs, interfering with its therapeutic efficient. Therefore, a set of 2-[5-nitro-thiophen-2-yl]-3-acetyl-5-[4- substitued-phenyl]-3,4-dihydro-1,3,4-oxadiazolines compounds was designed and its analogs synthesized, structurally identified, and in vitro assayed due to its antimicrobial activity against ATCC 25923 Staphylococcus aureus strains, through the determination of minimum inhibitory concentration. Strains of such bacterial species are commonly present within hospital infections, and frequently appear as multi-resistant variant. Consequently, alternatives to the agents usually applied in antimicrobial chemotherapy, particularly to multi-resistant infections, are target for drug research and development. Relations among structural shifts on 2-[5-nitro-thiophen-2-yl]-3-acetyl-5-[4-substitued-phenyl]-3,4-dihydro-1,3,4-oxadiazolines compounds and its respective minimum inhibitory concentration may lead to information about the influence of physical-chemical properties in antimicrobial activity. Continually, such information might contribute to the elucidation of chemical structure-biological activity relationship of these compounds. The substitutes groups inserted on 2,3,5-substituted-3,4-dihydro-1,3,4-oxadiazolines derivates contribute to differs the molecule physical-chemical properties, which is represented by its physical-chemical parameters, which describe the nature and intensity of the observed modification. Therefore, the following study aimed to identify, throughout physical-chemical properties, chemical structure factors that favor the antimicrobial activity of the synthesized compounds. The antibacterial activity, expressed as the minimum inhibitory concentration, was quantified by the microdilution method, where gradual concentrations of the tested conpound were incubated within ATCC 25923 Staphylococcus aureus cells suspended in broth medium. The microdilutions originated descending concentrations, in order to spot the minimum concentration whose microbial growth was inhibited. The minimum inhibitory concentration regarded to each compound was correlated to its physical-chemical parameters. Based on observed relations, it could be identified evidences assuming the physical-chemical properties relevance on antimicrobial assay. It was verified that hydrophobic effects interferes with antimicrobial activity, as well as inductive electronic effects and molecular volume of substitute group in para-phenyl position. These factors contribute to physical-chemical properties shifts and therefore play a role on the antimicrobial action. However, these latest two influences were enable to conclude, suggesting the need of more extensive studies. So that, a more profound comprehension about structure factors that interfere with 2,3,5-substitued-3,4-dihydro-1,3,4-oxadiazolines derivates might lead to the rational design of potential antimicrobial agents among this class of compounds.

Este trabalho teve como objetivo a realização de estudos de Relações Quantitativas Tridimensionais Estrutura-Atividade, QSAR 3D, com identificação de alvos potenciais para compostos 5-nitro-heterocíclicos com estruturas azometínica ou oxadiazolínica com bioatividade dual, antifúngica e anti-T. cruzi, visando à identificação de novos compostos que possam ser aproveitados como possíveis candidatos a fármaco ou como compostos-líderes para novos estudos de modificação molecular. Os compostos estudados pertencem a quatro séries intimamente relacionadas, a saber: Série AzoO: 5-nitro-2-furfurilideno benzidrazidas 4-substituídas; Série AzoS: 5-nitro-2-tiofilideno benzidrazidas 4-substituídas; Série OxaO: 3-acetil-oxadiazolina 2,5-furfurilideno benzidrazidas 4-substituídas e Série OxaS: 3-acetil-oxadiazolina 2,5-tiofilideno benzidrazidas 4-substituídas. A utilização de forma integrada de ferramentas pertencentes às áreas de química farmacêutica, quimioinformática e bioinformática permite a caracterização de cavidades catalíticas de proteínas e a identificação das propriedades físico-químicas consideradas essenciais para a interação adequada entre ligante e biomacromolécula-alvo. Por outro lado, permitem também a identificação de alvos a partir da comparação de estruturas químicas, com as propriedades físico-químicas associadas, entre ligantes conhecidos e possíveis alvos; este procedimento de comparação de perfis moleculares, conhecido como virtual profiling, parte do princípio de que moléculas semelhantes a ligantes conhecidos de proteínas têm o potencial de interagir com essa mesma proteína, onde o grau de semelhança é determinado não somente pela estrutura química, mas também pela distribuição de características físico-químicas. As ferramentas utilizadas em estudos in silico incluem também análise de descritores topológicos que permitem a caracterização de propriedades físico-químicas considerando sua distribuição espacial em relação à estrutura química de uma dada molécula. O uso destes descritores permite a determinação do grau de semelhança entre moléculas ou partes de moléculas (fragmentos moleculares), e encontra-se na base das metodologias de triagem e de caracterização de sítios catalíticos de proteínas. Dentro da proposta de trabalho foram realizados estudos envolvendo virtual profiling, análise de fragmentos moleculares com base em descritores físico-químicos capazes de caracterizar superfícies de proteínas e ligantes, caracterização de cavidade catalítica de possível alvo e docking dos compostos a alvos putativos. Foi também realizada a determinação de atividade antifúngica e análise de resultados de QSAR 3D, levando finalmente à construção de uma hipótese quanto ao possível alvo biológico para os compostos azometínicos e oxadiazolínicos. O procedimento de virtual profiling apontou como possíveis alvos as enzimas CYP19A (aromatase), CYP3A4, CYP3A5 e CYP3A7. Embora estas enzimas não estejam diretamente envolvidas com as atividades biológicas testadas para os compostos até o momento, existem estudos que demonstram a interação de compostos azólicos de ação antifúngica, cujo alvo é CYP51 (14α-desmetilase), também com CYP19A e CYP3A4. Em conjunto com a análise da caracterização das propriedades físico-químicas com uso de descritores topológicos e a própria dualidade da atividade biológica, concluiu-se que seria possível a interação dos compostos das séries estudadas com CYP51, sendo esta enzima alvo não somente de antifúngicos azólicos, como também de compostos com ação anti-T. cruzi. A caracterização da cavidade catalítica de CYP51, tanto em termos de descritores de propriedades físico-químicas como de características estereoquímicas, associada ao estudos de QSAR 3D, confirmaram a possibilidade de interação da série oxadiazolínica com a CYP51, em orientação semelhante à dos antifúngicos azólicos. A série azometínica, que apresenta a mesma atividade dual da série oxadiazolínica, embora com potências diferentes, não possui conformação adequada para a interação da forma proposta. Existem, no entanto, dados que indicam a possibilidade de interação de compostos no sítio catalítico da enzima de forma diferente em relação a compostos oxadiazolínicos e antifúngicos azólicos. / This study had as objective the study of Tridimensional Quantitative Structure-Activity Relationships, 3D QSAR, and the identification of potential targets for 5-nitro-heterocyclic compounds with azomethynic or oxadiazolynic structures presenting dual antifungal and anti-T. cruzi bioactivity, aiming the discovery of new compounds to be used as possible drug candidates or lead compounds. The studied compounds belong to four closely related series: AzoO series: 4-substituted 5-nitro-2-furfurylidene benzhydrazides; AzoS Series: 4-substituted 5-nitro-2-thiophylidene benzhydrazides; OxaO Series: 4-substituted 3-acetyl-oxadiazolyne 2,5-furfurylidene benzhydrazides; and OxaS Series: 4-substituted 3-acetyl-oxadiazolyne 2,5-thiophilydene benzhydrazides. The integrated use of tools belonging to the areas of medicinal chemistry, chemoinformatics, and bioinformatics allow for the characterization of catalytic cavities of proteins and the identification of physicochemical properties considered essential for the adequate interaction between ligand and target biomacromolecule. In addition to this, they also make possible the identification of targets through the comparison of chemical structures, with their associated physicochemical properties, of known ligands and their possible targets; this approach, known as virtual profiling, is based on the principle that molecules similar to known ligands of proteins can potentially interact with this same protein, with the similarity degree being determined not only by chemical structure but also through the distribution of physicochemical characteristics. The tools used in studies in silico also include the analysis of topological descriptors that can be used to analyse physicochemical characteristics considering their spacial distribution in relation to the chemical structure of a given molecule. The use of these descriptors makes possible the determination of the similarity degree between molecules or part of molecules (molecular fragments), and is the basis for methodologies of screening and characterization of the catalytic sites or proteins. Considering the proposed objective, studies were carried involving virtual profiling, analysis of molecular fragments based on physicochemical descriptors able to characterize the surface of ligands and proteins, characterization of the catalytic site of a possible target, and docking of the compounds to putative targets. The antifungal activity of compounds was determined and 3D QSAR results analysed, leading to the formulation of a hypothesis for the possible biological target for the azomethynic and oxadiazolynic compounds. Virtual profiling results pointed as possible targets the P450 enzymes CYP19A (aromatase), CYP3A4, CYP3A5, and CYP3A7. Although these enzymes are not directly involved with the currently tested biological activities for these compounds, there are studies reporting the interaction of azole antifungal compounds, whose target is CYP51 (14α-demethylase), with CYP19A and CYP3A4. Taken together with the analysis of physicochemical characteristics based on topological descriptors, and considering the duality of determined biological activities, it was concluded that the interaction of the studied compounds with CYP51 was possible since this enzyme is the target nor only for azole antifungals, but also for anti-T. cruzi compounds. Characterization studies of CYP51 catalytic cavity considering not only physicochemical properties descriptors but also stereochemical characteristics, associated to the results of 3D QSAR, confirmed the possibility of interaction of compounds from the oxadiazolynic series with CYP51, in an orientation similar to azole antifungals. The azomethynic series, that also presents the same dual biological activity though with different potency, does not present an adequate conformation for the ineraction proposed for the oxadiazolynic series; however, there are reports indicating the possibility of interaction of compounds in the catalytic site of the enzyme in a different way from that of antifungal azoles and the proposed interaction of oxadiazolynic compounds.

A introdução de um grupo substituinte na molécula de um fármaco promove alterações químico-estruturais que, por sua vez, modificam suas propriedades físicoquímicas. O arranjo espacial de átomos ou grupos de átomos, em especial grupos funcionais, na molécula de um fármaco, expressos por meio de suas propriedades físico-químicas, influenciam direta ou indiretamente na interação fármaco-receptor. Esta, por sua vez, determina aspectos farmacológicos e farmacocinéticos que influem na eficácia terapêutica do medicamento. Assim, uma série de compostos 2-[5-nitro-tiofen-2-il]-3-acetil-5-[4-fenil-substituído]-2,3-diidro-1,3,4-oxadiazolínicos foi planejada e os análogos foram sintetizados, identificados estruturalmente e avaliados in vitro quanto a atividade antimicrobiana frente a Staphylococcus aureus (cepa ATCC 25923), expressa pela determinação da concentração inibitória mínima. Cepas desta bactéria são comuns em infecções hospitalares e frequentemente apresentam caráter de multi-resistência, portanto, alternativas aos fármacos comumente empregados na terapia antibacteriana, especialmente em infecções multi-resitentes, são alvo de estudos e desenvolvimento. Relações entre mudanças estruturais de 2-[5-nitro-tiofen-2-il]-3-acetil-5-[4- fenil-substituído]-2,3-diidro-1,3,4-oxadiazolinas e suas respectivas concentrações inibitórias mínimas podem fornecer informações sobre a influência de propriedades físico-químicas na ação antibacteriana destes compostos, informações estas que podem contribuir para o entendimento das relações entre a estrutura química e a atividade biológica desta classe de compostos, visando a identificação qualitativa e quantitativa das propriedades físico-químicas que influenciam no perfil farmacológico desta classe de compostos. Os grupos substituintes introduzidos nos derivados de 2,3-diidro-1,3,4-oxadizolinas-2,3,5-substituídas contribuem para alterações em suas propriedades físico-químicas, sendo representadas por parâmetros físico-químicos que descrevem a natureza e intensidade da alteração observada. O presente trabalho objetivou identificar, partindo das propriedades físico-químicas, fatores da estrutura química que favoreçam a atividade antimicrobiana dos compostos estudados. A atividade antimicrobiana, expressa pela concentração inibitória mínima, foi determinada pelo procedimento de microdiluição sucessiva, no qual diferentes concentrações de composto a ser analisado foram incubadas em presença de inóculo de Staphylococcus aureus, em meio de cultura líquido. As microdiluições originam concentrações decrescentes a fim de se determinar a menor concentração do composto testado onde o crescimento microbiano foi inibido. Foram realizadas comparações entre as concentrações inibitórias mínimas dos compostos analisados e destas com parâmetros estruturais que representam as propriedades físico-químicas dos compostos. Baseado nas análises comparativas, identificou-se tendências que evidenciam a preponderância de propriedades físicoquímicas sobre a atividade antimicrobiana desempenhada. Constatou-se que a hidrofobicidade influi significativamente na atividade antimicrobiana. Observou-se também que o efeito eletrônico por indução e o volume do grupo substituinte em posição para-fenila também influenciam a ação antimicrobiana, mas estas ainda não foram conclusivas, carecendo de estudos mais aprofundados que levem à compreensão dos fatores estruturais que mais influenciam a ação antimicrobiana de 2-[5-nitro-tiofen-2-il]-3-acetil-5-[4-fenilsubstituído]- 2,3-diidro-1,3,4-oxadiazolinas, de forma a fundamentar o planejamento de futuros candidatos a fármacos antimicrobianos a partir desta classe de compostos. / The introduction of a substitute group within a drug molecule promotes chemical-structure shifts, which by consequence, alters its physical-chemical properties. The atomic special design, particularly the one related to functional groups, assumed in a drug molecule, expressed by the physical-chemical properties, interferers directly or indirectly on drug-receptor interaction. Theses effects collaborate to pharmacologic and pharmacokinetics aspects of drugs, interfering with its therapeutic efficient. Therefore, a set of 2-[5-nitro-thiophen-2-yl]-3-acetyl-5-[4- substitued-phenyl]-3,4-dihydro-1,3,4-oxadiazolines compounds was designed and its analogs synthesized, structurally identified, and in vitro assayed due to its antimicrobial activity against ATCC 25923 Staphylococcus aureus strains, through the determination of minimum inhibitory concentration. Strains of such bacterial species are commonly present within hospital infections, and frequently appear as multi-resistant variant. Consequently, alternatives to the agents usually applied in antimicrobial chemotherapy, particularly to multi-resistant infections, are target for drug research and development. Relations among structural shifts on 2-[5-nitro-thiophen-2-yl]-3-acetyl-5-[4-substitued-phenyl]-3,4-dihydro-1,3,4-oxadiazolines compounds and its respective minimum inhibitory concentration may lead to information about the influence of physical-chemical properties in antimicrobial activity. Continually, such information might contribute to the elucidation of chemical structure-biological activity relationship of these compounds. The substitutes groups inserted on 2,3,5-substituted-3,4-dihydro-1,3,4-oxadiazolines derivates contribute to differs the molecule physical-chemical properties, which is represented by its physical-chemical parameters, which describe the nature and intensity of the observed modification. Therefore, the following study aimed to identify, throughout physical-chemical properties, chemical structure factors that favor the antimicrobial activity of the synthesized compounds. The antibacterial activity, expressed as the minimum inhibitory concentration, was quantified by the microdilution method, where gradual concentrations of the tested conpound were incubated within ATCC 25923 Staphylococcus aureus cells suspended in broth medium. The microdilutions originated descending concentrations, in order to spot the minimum concentration whose microbial growth was inhibited. The minimum inhibitory concentration regarded to each compound was correlated to its physical-chemical parameters. Based on observed relations, it could be identified evidences assuming the physical-chemical properties relevance on antimicrobial assay. It was verified that hydrophobic effects interferes with antimicrobial activity, as well as inductive electronic effects and molecular volume of substitute group in para-phenyl position. These factors contribute to physical-chemical properties shifts and therefore play a role on the antimicrobial action. However, these latest two influences were enable to conclude, suggesting the need of more extensive studies. So that, a more profound comprehension about structure factors that interfere with 2,3,5-substitued-3,4-dihydro-1,3,4-oxadiazolines derivates might lead to the rational design of potential antimicrobial agents among this class of compounds.

Proteínas e peptídeos ricos em glicina são encontrados em animais e plantas. Alguns apresentam atividade antimicrobiana. Como pouco se sabe sobre suas síntese, estrutura, relação estrutura-atividade e mecanismo de ação, tais tópicos foram estudados para os antimicrobianos cheferina I (Chef I) e/ou fragmentos da acantoscurrina (acanto). No que se refere à Chef I (67,9% de Gly, 28,6% de His, seis repetições do motivo GGH e uma Tyr), sintetizamos, purificamos, caracterizamos e testamos Chef I, os seus análogos truncados na(s) porção(ções) N- ou/e C-terminal (is) e os análogos amidados Chef la, Chef I (3-28)a e Chef I (6-28)a. Os três últimos e Chef I foram igualmente ativos frente a cepas de C. albicans (MIC: 12,5 µM), mas não frente a cepas de C. tropicalis e S. cerevisiae. A amidação tornou o análogo Chef I (3-28)a mais ativo frente a tais cepas. Enquanto as atividades antifúngicas de Chef la e de seus análogos foram reduzidas pelo aumento da força iônica, elas foram aumentadas em presença de ZnCl2 5-10 µM. A 62,5 µM a Chef la foi letal para C. albicans MDM8. Ela foi pouco hemolítica em tampão fosfato contendo NaCl ou em tampão glicose fosfato isotônico (100 µM: 18%). Análises por microscopia confocal e citometria de fluxo revelaram que Chef la marcada com carboxifluoresceína (FAM-Chef la) foi rapidamente internalizada nas células de C. albicans MDM8, um processo que não foi afetado pela força iônica do meio e se mostrou dependente de ATP e temperatura. Quanto aos fragmentos da acanto (proteína com 132 aminoácidos, 73% de Gly e 3 repetições de uma seqüência de 26 aminoácidos), estudamos a síntese em fase sólida dos fragmentos N- e C-terminais, acanto (1-22) e acanto (101-132) , respectivamente, e da porção repetitiva, acanto (23-48). Apesar de uma predição teórica não ter indicado alto potencial de agregação para a acanto, as sínteses foram problemáticas: a ocorrência de aminoacilações incompletas repetitivas a 60° C usando diferentes estratégias, resinas, reagentes acopladores, solventes e sais caotrópicos sugeriram a ocorrência de agregação das cadeias peptídicas em crescimento sobre as resinas O uso da resina CLEAR amida permitiu a obtenção do acanto (113-132). Tentativa de síntese convergente em fase sólida não foi bem sucedida. Espectros Raman das peptidil-resinas obtidas confirmaram a presença de estruturas em folha β pregueada. Somente o uso combinado de resina CLEAR amida, 60°C, 20% DMSO/NMP, Fmoc-(Fmoc-Hmb)Gly-OH e LiCI permitiram a síntese total de acanto (101-132) . O uso da resina CLEAR ácida permitiu a síntese do fragmento acanto (23-48) e acanto (10-22) , esta última durante a tentativa de síntese do acanto (1-22) . Os rendimentos foram baixissimos e os espectros Raman das peptidil-resinas correspondentes também indicaram a formação de folhas β pregueadas. Estes resultados indicaram que Chef I (3-28)a mimetiza Chef I, que Chef la é um fungicida potente com alvo intracelular, que a internalização do seu análogo marcado na célula de levedura ocorra via endocitose, que a Chef la tem potencial para agir como uma droga de uso tópico e que os fragmentos de acanto são \"difficult sequences\" típicas. / Proteins and peptides with high content of glycine have been found in animais and plants. Some of them display antimicrobial activity. As little is known about their chemical synthesis, structure, structure-activity relationship and mode of action, we studied such topics using shepherin I (Shep I) and fragments of acanthoscurrin (acantho) as targets. Concerning to Shep I (67.9% of Gly, 28.6% of His, six direct repeats of the motif GGH and one Tyr), we synthesized, purified, characterized and tested Shep I, its analogues truncated at the N- and/or C-terminal portions and the amidated analogues Shep la, Shep I (3-28)a and Shep I (6-28)a. The last three analogues and Shep I were equally active against C. albicans (MIC: 12.5 µM) strains, but not against C. tropicalis and S. cerevisiae strains. Cterminal amidation made Shef I (3-28)a more active against those fungai strains. Anticandidal activities of Shep la and truncated analogues were inhibited in high ionic strength solutions, but enhanced at 10 µM ZnCI (2 to 8-fold). At 62.5 µM (5 MIC), Shep la killed C. albicans MDM8 in 30 mino It caused low hemolysis in phosphate buffered saline and isotonic glucose phosphate buffer (100 µM: 18%). Confocal microscopy and flow cytometry analyses revealed that Shep I modified with carboxyfluorescein (FAM-Shep la) was rapidly internalized into C. albicans MDM8 cells, process not affected by ionic strength and showed to be energy and temperature-dependent. As to the fragments of acantho (a protein with 132 amino acids, 73% of Gly, and three repeats of 26 amino acids), we studied solid-phase syntheses of the N- and C-terminal portions, acantho (1-22) and acantho (101-132), respectively, and of the repetitive portion, acantho (23-48). A theoretical prediction did not indicate high aggregation potential for acantho, but solid-phase syntheses were troublesome: repetitive incomplete aminoacylations took place even at 60°C using different strategies, resins, coupling reagents, solvents and chaotropic salts, suggesting aggregation of the growing peptide chains. Change to CLEAR amide resin allowed obtaining acantho (113-132) . Attempt using convergent solid phase synthesis was not successful. Raman spectra of the growingpeptidyl-resins revealed pleated β-sheet structures. Only the combination of CLEAR amide resin, 60°C, 20% DMSO/NMP, Fmoc-(Fmoc-Hmb)Gly-OH and LiCl allowed the total synthesis of acantho (101-132). The use of CLEAR acid resin also allowed obtaining the fragments acantho (23-48) and acantho (10-22), the last one during the attempt of the synthesis of acantho (1-22). The synthesis yields were extremely low and, again, the Raman spectra of the growing peptide-resins indicated the occurrence of pleated β-sheet structures. Altogether, the results indicated that Shep l (3-28)a mimics the fungicidal activity of Shep l, Shep la is a potent anticandidacidal peptide that has an intracellular target, FAM Shep la may be internalized into the fungai cells via endocytosis, Shep la has the potential to act as a drug for topical use and acantho fragments are typical difficult sequences.

Bases de Mannich têm sido sintetizadas como pró-fármacos de cetonas α,β-insaturadas, 22, 20 sendo estas importantes no tratamento do câncer. 20 Assim, toma-se de interesse o desenvolvimento de estudos de QSAR envolvendo bases de Mannich com propriedades citotóxicas e/ou anticâncer, contribuindo-se, para o entendimento da(s) interação(ões) destes compostos (agentes alquilantes) no sistema biológico. 40, 5, 36, 53 Neste trabalho, destinado a dissertação de mestrado, foram preparadas e purificadas por métodos triviais descritos na literatura 8 47 duas séries de derivados de bases de Mannich, a saber: nove cloretos de 3-(dimetilamino)-propiofenonas-4-X-substituidas (série I, compostos I.1 a I.9), e seis dos correspondentes iodetos de 3-(trimetilamino )propiofenonas-4-X-substituídas (série II, compostos II.1 a II.6). Destes, quatro não estão descritos na literatura. A seleção dos substituintes foi feita visando obter intercorrelações não significativas entre os correspondentes valores dos parâmetros físico-químicos analisados (π, σp e MR4). 45 Outro critério considerado, se refere as faixas de variação para cada parâmetro físico-químico analisado. 62, 31, 15 Para a série II, estes critérios foram parcialmente contemplados. Em seguida, para cada composto preparado, foram determinados experimentalmente e/ou retirados da literatura 45 e/ou calculados parâmetros parâmetros fisico-químicos/estruturais descritores de propriedades, respectivamente: hidrofóbicas/lipofílicas (π, logPcalc e logP app (sendo os valores este último determinados somente para os compostos da serie I)); eletrônicas/polares (σp, σp+, σp-, σI, σR, T, R, γ13C=0 e νC=0) e, ainda aquela relativa à polarizabilidade (MR4). Como parâmetro biológico para os compostos das series I e II foram determinados os valores da potência citotóxica, expressos por log(1/IC50). A seguir, com o objetivo de se desenvolver estudos de QSAR, aplicando a abordagem tradicional 40 para os compostos respectivamente das séries I e II, e a abordagem mista, 62, 63, 53 que considera as duas séries conjuntamente, foram propostos respectivamente modelos expressos pelas equações IV.4 e IV.6: log(1/IC50)= -0,27(±0,23)δ13C=0 -0,48(±0,35)logPcalc + 56,32(±44,30) eq.IV.4 (n=9;r=0,87;s=0,17;F=9,23;Q2=0,36;SPRESS=0,28) log(1/IC50)=-0,56(±0,27)π+0,35(±0,29)MR4+0,23(±0,22)I[N(Me)3]+-I+1,53(±0,22) eq.IV.6 (n=15;r=0,82;s=0,18;F=7,64;Q2=0,43;SPRESS=0,24 Primeiramente, através da análise do modelo expresso pela equação IV.4 foi possível avaliar as naturezas e contribuições relativas dos parâmetros estruturais responsáveis pela citotoxicidade dos compostos da série I. Em seguida, através da análise do modelo expresso pela equação IV.6 foi possível avaliar a contribuição dos parâmetros físico-químicos, bem como a contribuição da variação estrutural existente entre as séries I e II, responsáveis pela citotoxicidade dos compostos. A interpretação e significado de I[N(Me)3]+I-, que assume valor 0 para os compostos da série I e valor 1 para os compostos da série II, foi discutida em termos estruturais. Nenhum modelo com significado estatístico foi obtido para os compostos da série II. E, tanto para a série I, bem como para as séries I e II, a aplicação dos modelos tanto parabólico como bilinear não resultou em correlações estatisticamente significativas. Pela análise dos modelos foi possível, pelo menos em parte, o entendimento da(s) interação(ões) dos derivados de bases de Mannich no sistema biológico. 40, 5, 36, 53. / Mannich bases have been used as prodrugs of α,β-unsaturated ketones that are important in the cancer therapy 80, 22. In this way, a QSAR study 20, 81 was performed with two sets of Mannich bases derivatives, namely: 3-(dimethylamine)-propiophenon-4-X-substituted hydrochlorides (set I, composed of nine derivatives) and 3-(trimethylamine)propiophenon-4-X-substituted iodines (set II, composed of six derivatives). The sets I and II were prepared by trivial methods described in the literature 58,8. For each compound the physicochemical/structural descriptors, hydrophobic/lipophilic (π, logPcalc and logP app (it was determined only for set I), electronic/polar (σp, σp+, σp-, σI, σR, T, R, γ13C=0 e νC=0) and the polarizability related (MR4), were determined experimentally and/or calculated and/or obtained from the literature 7. The biological parameter was the cytotoxic potency, expressed by values of log(1/IC50). In order to investigate 1he interaction of this class of compounds wi1h the biological system a QSAR study was performed 20, 81. The most significant QSAR models obtained for set I and sets I and II altogether, were expressed respectively by equations 1 and 2. log(1/IC50)= -0,27(±0,23)δ13C=0 -0,48(±0,35)logPcalc + 56,32(±44,30) eq.1 (n=9;r=0,87;s=0,17;F=9,23;Q2=0,36;SPRESS=0,28) log(1/IC50)=-0,56(±0,27)π+0,35(±0,29)MR4+0,23(±0,22)I[N(Me)3]+-I+1,53(±0,22) eq.2 (n=15;r=0,82;s=0,18;F=7,64;Q2=0,43;SPRESS=0,24 To equation 2 was included an variable indicator I[N(Me)3]+I- that assumed the value 0 for set I compounds and the value of 1 for set II compounds. The interpretation and meaning of I[N(Me)3]+I-, were discussed in structural terms. No significant models were obtained for the compounds of the set II. For set I and sets I and II altogether, the application of the parabolic and the bilinear models were verified and showed to be not statistically significant.