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

Os receptores dos hormônios da tireóide (TRs) são fatores de transcrição envolvidos na diferenciação celular, metabolismo e funções fisiológicas da maioria dos tecidos. Muitos estudos mostram que diversos efeitos farmacológicos mediados pelos TRs podem ser benéficos na farmacoterapia, especialmente aqueles mediados pelo TR que podem ser úteis em condições médicas importantes como obesidade, hipercolesterolemia e diabetes. Além disso, a descoberta que o TR é a isoforma predominante no coração, mediando a maioria dos efeitos cardiovasculares prejudiciais, estimulou a pesquisa por ligantes seletivos para o TR que poderiam ser utilizados em quadros clínicos importantes com perfil de segurança aceitável. Foi realizado um estudo das relações quantitativas entre a estrutura e atividade (QSAR) de um conjunto de compostos com atividade biológica descrita para TR e TR, que gerou modelos de Holograma QSAR com elevada consistência interna e externa, apresentando bom poder de correlação e predição das propriedades biológicas. Também foi realizado um minucioso estudo de triagem virtual, que propiciou a seleção de 7 compostos que foram adquiridos para terem suas atividades biológicas avaliadas. Ensaios de transfecção e gene repórter foram estabelecidos e utilizados na avaliação da atividade biológica dos compostos selecionados pelo ensaio virtual. Finalmente, um ensaio utilizando ressonância plasmônica de superfície (SPR) foi desenvolvido e utilizado para avaliar a atividade agonista desses compostos, e que pode ser útil para avaliar a atividade de novos ligantes. A técnica de SPR também foi empregada em um cuidadoso estudo da interação do TR com seus correguladores, que incluiu estudos cinéticos e termodinâmicos, propiciando a determinação das taxas cinéticas e parâmetros termodinâmicos para a interação do complexo TR-T3 com peptídeos derivados de dois de seus correguladores. Os resultados obtidos são relevantes e devem ser considerados no planejamento de futuros experimentos utilizando o LBD de TR e agonistas. / The thyroid hormone receptors (TRs) are transcriptional factors involved in cell differentiation, development, metabolism and physiological function of most tissues. Many lines of evidence show that several pharmacological actions of TRs might be beneficial in medical therapy, specially those mediated by TR that target important medical conditions like obesity, hypercholesterolemia and diabetes. Additionally, the findings that TR is the predominant isoform in the heart and mediates most of the TRs deleterious cardiovascular effects, stimulated the research for selective TR ligands which could address important medical needs with an acceptable safety profile. In this PhD thesis, studies of the quantitative structure-activity relationships (QSAR) of a dataset of compounds with reported biologic activity for both TR and TR were performed, and statistically significant Hologram QSAR models with good predictive ability for untested compounds were created. In parallel, a careful virtual screening procedure was executed, leading to the selection of 7 compounds which were purchased for the evaluation of their biological activities. Cell transfection and reporter gene assays were developed, validated and used to evaluate the biological activities of these compounds. Finally, a surface plasmon resonance (SPR) assay was developed and used to assess the agonistic activity of these compounds. The SPR technique was also employed in a careful study of the interaction between the ligand binding domain of TR and peptides derived from its coregulators, which included the determination of the kinetic and thermodynamic parameters for this interaction. The results suggest that flexibility plays an important role in the interaction between the receptor and its coregulators, and point out important aspects of experimental design that should be addressed when using TR LBD and its agonists. Furthermore, the methodology described here may be useful for the identification of new TR ligands.

Os receptores dos hormônios da tireóide (TRs) são fatores de transcrição envolvidos na diferenciação celular, metabolismo e funções fisiológicas da maioria dos tecidos. Muitos estudos mostram que diversos efeitos farmacológicos mediados pelos TRs podem ser benéficos na farmacoterapia, especialmente aqueles mediados pelo TR que podem ser úteis em condições médicas importantes como obesidade, hipercolesterolemia e diabetes. Além disso, a descoberta que o TR é a isoforma predominante no coração, mediando a maioria dos efeitos cardiovasculares prejudiciais, estimulou a pesquisa por ligantes seletivos para o TR que poderiam ser utilizados em quadros clínicos importantes com perfil de segurança aceitável. Foi realizado um estudo das relações quantitativas entre a estrutura e atividade (QSAR) de um conjunto de compostos com atividade biológica descrita para TR e TR, que gerou modelos de Holograma QSAR com elevada consistência interna e externa, apresentando bom poder de correlação e predição das propriedades biológicas. Também foi realizado um minucioso estudo de triagem virtual, que propiciou a seleção de 7 compostos que foram adquiridos para terem suas atividades biológicas avaliadas. Ensaios de transfecção e gene repórter foram estabelecidos e utilizados na avaliação da atividade biológica dos compostos selecionados pelo ensaio virtual. Finalmente, um ensaio utilizando ressonância plasmônica de superfície (SPR) foi desenvolvido e utilizado para avaliar a atividade agonista desses compostos, e que pode ser útil para avaliar a atividade de novos ligantes. A técnica de SPR também foi empregada em um cuidadoso estudo da interação do TR com seus correguladores, que incluiu estudos cinéticos e termodinâmicos, propiciando a determinação das taxas cinéticas e parâmetros termodinâmicos para a interação do complexo TR-T3 com peptídeos derivados de dois de seus correguladores. Os resultados obtidos são relevantes e devem ser considerados no planejamento de futuros experimentos utilizando o LBD de TR e agonistas. / The thyroid hormone receptors (TRs) are transcriptional factors involved in cell differentiation, development, metabolism and physiological function of most tissues. Many lines of evidence show that several pharmacological actions of TRs might be beneficial in medical therapy, specially those mediated by TR that target important medical conditions like obesity, hypercholesterolemia and diabetes. Additionally, the findings that TR is the predominant isoform in the heart and mediates most of the TRs deleterious cardiovascular effects, stimulated the research for selective TR ligands which could address important medical needs with an acceptable safety profile. In this PhD thesis, studies of the quantitative structure-activity relationships (QSAR) of a dataset of compounds with reported biologic activity for both TR and TR were performed, and statistically significant Hologram QSAR models with good predictive ability for untested compounds were created. In parallel, a careful virtual screening procedure was executed, leading to the selection of 7 compounds which were purchased for the evaluation of their biological activities. Cell transfection and reporter gene assays were developed, validated and used to evaluate the biological activities of these compounds. Finally, a surface plasmon resonance (SPR) assay was developed and used to assess the agonistic activity of these compounds. The SPR technique was also employed in a careful study of the interaction between the ligand binding domain of TR and peptides derived from its coregulators, which included the determination of the kinetic and thermodynamic parameters for this interaction. The results suggest that flexibility plays an important role in the interaction between the receptor and its coregulators, and point out important aspects of experimental design that should be addressed when using TR LBD and its agonists. Furthermore, the methodology described here may be useful for the identification of new TR ligands.

Submitted by Marlene Santos (marlene.bc.ufg@gmail.com) on 2014-11-13T17:53:26Z No. of bitstreams: 2 dissertacao - Cleber Camilo de Melo Filho - 2014.pdf: 4135177 bytes, checksum: 8cda88d9da11bbe2de5d43dbb24799a9 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Approved for entry into archive by Jaqueline Silva (jtas29@gmail.com) on 2014-11-17T15:09:35Z (GMT) No. of bitstreams: 2 dissertacao - Cleber Camilo de Melo Filho - 2014.pdf: 4135177 bytes, checksum: 8cda88d9da11bbe2de5d43dbb24799a9 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-11-17T15:09:35Z (GMT). No. of bitstreams: 2 dissertacao - Cleber Camilo de Melo Filho - 2014.pdf: 4135177 bytes, checksum: 8cda88d9da11bbe2de5d43dbb24799a9 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Previous issue date: 2014-03-10 / Schistosomiasis is a neglected tropical disease (NTD) that affects many individuals, mainly in tropical areas. This disease is caused by blood flukes of the genus Schistosoma, which have the snails of the genus Biomphalaria as their intermediate hosts. The most used drug in schistosomiasis treatment is praziquantel, which because of its widespread use, brings concerns about the development of resistance. The enzyme Thioredoxin Glutathione Reductase of Schistosoma mansoni (SmTGR) has an important function in reactive oxygen species (ROS) detoxification, allowing the survival of parasites for a very long time in blood stream, protecting them against the host immune system. The dependence of the parasite on a single system for ROS detoxification, makes the SmTGR a promissing target in the development of new schistosomicidal drugs. Facing the need for development of new drugs against schistosomiasis, quantitative structure activity relationships (QSAR) studies were carried out for a series of oxadiazoles-2-oxides reported in literature as SmTGR inhibitors. Hologram-QSAR (HQSAR) analysis, a two-dimensional QSAR method (2D-QSAR), was performed. Furthermore comparative molecular field analysis (CoMFA) and comparative similarity indices analysis (CoMSIA), that are three-dimensional QSAR (3D-QSAR), were also carried out. In 3D-QSAR methods, two partial charge calculation methods were used: the empirical method Gasteiger-Hückel and the semiempirical method AM1-BCC. Two alignment strategies were also tested, one based on molecular volume superposition and the other based on a morphological similarity function. The QSAR models generated showed great robustness and external predictivity and can be used to predict the biological activity of new compounds inhibitors of SmTGR. The contribution and contour maps showed important structural information about oxadiazoles-2-oxides that was used for the design of new SmTGR inhibitors. / A esquistossomose é uma doença tropical negligenciada (DTN) que afeta grande número de indivíduos, principalmente em áreas tropicais. Esta doença é causada por vermes platelmintos do gênero Schistosoma, que possuem como hospedeiros intermediários os caramujos do gênero Biomphalaria. O fármaco mais utilizado no tratamento atualmente é o praziquantel, que devido à grande disseminação do seu uso, traz preocupações quanto ao desenvolvimento de resistência. A enzima tioredoxina glutationa redutase de Schistosoma mansoni (SmTGR) desempenha um papel importante na detoxificação de espécies reativas de oxigênio (ROS), permitindo a sobrevivência dos parasitos por muito tempo na circulação sanguínea, protegendo-os do sistema imune do hospedeiro. A dependência do parasito de um único sistema para detoxificação de ROS, torna a SmTGR um alvo promissor no desenvolvimento de novos fármacos esquistossomicidas. Frente à necessidade de se desenvolver novos fármacos contra esquistossomose, foram realizados estudos quantitativos da relação entre estrutura e atividade (QSAR) para uma série de oxadiazóis-2-óxidos reportados na literatura como inibidores de SmTGR. Foi realizada análise de holograma-QSAR (HQSAR), que é um método de QSAR bidimensional (QSAR-2D). Além disso, foram utilizadas a análise comparativa de campos moleculares (CoMFA) e a análise comparativa dos índices de similaridade molecular (CoMSIA), que são métodos de QSAR tridimensional (QSAR-3D). Nos métodos de QSAR-3D foram utilizados dois métodos de cálculo de cargas parciais: o método empírico Gasteiger-Hückel e o semi-empírico AM1-BCC. Foram também testadas duas estratégias de alinhamento, uma baseada na sobreposição de volumes moleculares e outra baseada em uma função de similaridade morfológica. Os modelos de QSAR gerados demonstraram boa robustez e preditividade externa e foram usados para predição da atividade biológica de novos compostos inibidores de SmTGR. Os mapas de contribuição e de contorno obtidos forneceram informações estruturais importantes a respeito dos oxadizóis-2-óxidos, que foram utilizadas no planejamento de novos inibidores da SmTGR.