Submitted by Maike Costa (maiksebas@gmail.com) on 2017-06-27T14:23:29Z No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 5840129 bytes, checksum: 587ce0612688b158f82e9c8c528f38e7 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-27T14:23:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 5840129 bytes, checksum: 587ce0612688b158f82e9c8c528f38e7 (MD5) Previous issue date: 2016-08-15 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / This work was performed in order to synthesize and bioavaliar the activity of new adducts Morita-Baylis-Hillman (AMBH) as potential drug candidates. The AMBH were synthesized from the twin drug approach (approach twin drugs) and bioavaliados against Leishmania promastigote form donovanii, a kind of visceral leishmaniasis and more severe disease, which has a drug used for the treatment accompanied by high toxicity. As Michael acceptor to be used in Morita-Baylis-Hillman (MRBH) was synthesized diacrylate ethylene glycol (50) from the esterification reaction between ethylene glycol (65) and acrylic acid (66). The first MRBH was investigated between two equivalent 2-nitrobenzaldehyde (57) and one equivalent of diacrylate 50, in acetonitrile as solvent in the presence of DABCO, yielding two products: an adduct 67 and an adduct homodimeric 42. In investigations of experimental parameters the MRBH, DMF, DABCO and room temperature proved to be the most favorable conditions for the formation of adducts homodimeric, these being obtained in yields of 35-94% and reaction times between 24 and 20 days, isolated by liquid / liquid and via flash chromatography. Homodimers and other bioavaliados AMBH results were satisfactory to excellent IC50 for homodimeric adducts (IC50 126.20 to 0,50M). All homodimeric AMBH had higher bioactivity the corresponding AMBH, showing the success of the twin drugs approach against promastigote species of leishmania donovanii, reaching the impressive result, in the case of 49 homodimer be 393.1 times more active than the corresponding AMBH 56, being 1.24 more active than the anfoterinica B, and no reported toxicity exposure in red blood cells of human blood (iS> 400 against iS = 18.73 amphotericin B). These results show that 49 homodimer is a promising molecule in the search for new drug candidates. / Este trabalho foi realizado com o objetivo de sintetizar e bioavaliar a atividade de novos Adutos de Morita-Baylis-Hillman (AMBH) como potenciais candidatos a fármacos. Os AMBH foram sintetizados a partir da abordagem drogas gêmeas (twin drugs approach) e bioavaliados contra a forma promastigota Leishmania donovanii, uma espécie da forma visceral e mais grave da doença, a qual possui o fármaco utilizado para o tratamento acompanhado de grande toxicidade. Como aceptor de Michael para ser utilizado na reação de Morita-Baylis-Hillman (RMBH), foi sintetizado o diacrilato do etileno glicol (50) a partir da reação de esterificação entre o etileno glicol (65) e o ácido acrílico (66). A primeira RMBH investigada foi entre dois equivalentes 2-nitrobenzaldeído (57) e um equivalente do diacrilato 50, em acetonitrila como solvente na presença de DABCO, obtendo-se dois produtos: um aduto 67 e um aduto homodimérico 42. Nas investigações dos parâmetros experimentais da RMBH, o DMF, o DABCO e a temperatura ambiente mostraram ser as condições mais favoráveis para a formação dos adutos homodiméricos, sendo esses obtidos com rendimentos entre 35-94% e em tempos reacionais entre 24h e 20 dias, isolados por extração líquido/líquido e via cromatográfia flash. Os homodímeros e os demais AMBH bioavaliados tiveram resultados de satisfatórios a excelentes de CI50 para os adutos homodiméricos (CI50 126,20 a 0,50M). Todos os AMBH homodiméricos tiveram bioatividade superior aos AMBH correspondentes, evidenciando o sucesso da abordagem de drogas gêmeas contra a espécie promastigota da leishmania donovanii, chegando ao impressionante resultado, no caso do homodímero 49, ser 393,1 vezes mais ativo que o AMBH correspondente 56, sendo 1.24 mais ativo que a anfoterinica B, além de não apresentar toxicidade na exposição em glóbulos vermelhos do sangue humano (IS > 400, contra IS = 18,73 da anfotericina B). Estes resultados evidenciam que homodímero 49 é uma molécula promissora na busca de novos candidatos a fármacos.

As septinas fazem parte de uma família de proteínas de ligação ao nucleotídeo guanina. As septinas têm mostrado ter um papel importante na citocinese e outros processos celulares, incluindo a determinação da polaridade celular e reorganização do citoesqueleto. Todos os membros da família de septinas são compostos por três domínios: um N-terminal variável, um domínio central GTPase e uma região C-terminal que inclui sequências de coiled-coil. Septinas possuem uma característica de polimerizarem para formar complexos hetero-oligoméricos altamente organizados, in vivo e in vitro. Estruturas homo-oligoméricas também foram observadas, embora sua função ainda não esteja bem estabelecida. A Septina 2 humana (SEPT2) se acumula no sulco de clivagem de células em divisão, desde a anáfase até a telófase, além de interagir com a actina, e também está envolvida em doenças neurodegenerativas, como mal de Azheimer. Nesse estudo, a ORF que codifica SEPT2, bem como os fragmentos que codificam seus domínios, foram clonados, expressos em E.coli e purificados por cromatografia de afinidade e cromatografia de exclusão molecular. Os produtos foram analisados por espectroscopia de dicroísmo circular, espalhamento de luz a ângulo fixo e espectroscopia de fluorescência extrínseca, usando Tioflavina-T, que é um marcador clássico para fibras amilóides. Em todos os casos, os produtos formaram homodímeros in vitro, e também agregaram em temperaturas fisiológicas. O desenovelamento térmico das proteínas recombinantes revelou a presença de uma população intermediária de desenovelamento, rica em folhas-β, e que ligam Tioflavina-T, sugerindo uma estrutura amiloidogênica para essa proteína, confirmada pelos programas de predição TANGO e WALTZ. Imagens dessas fibras foram obtidas usando Microscopia eletrônica de Transmissão, evidenciando uma agregação organizada das proteínas. Além disso, usando monocamadas de Langmuir, foi possível confirmar a ligação específica de SEPT2 ao fosfolipídeo fosfatidilinositol 4,5-bifosfato (PtdIns(4,5)P2). Essa ligação específica mantém a estrutura secundária de SEPT2, observada pela técnica PM-IRRAS, algo que não ocorre caso o lipídio seja inespecífico, sugerindo uma associação de SEPT2 com a membrana plasmática e podendo ter um papel na regulação das septinas. Por meio da técnica de duplo híbrido em levedura, identificamos proteínas que interagem com a SEPT2, como a MPBI e a DCTN2, auxiliando na elucidação de processos em que a SEPT2 possa participar. O conjunto dos resultados sobre a estabilidade, os processos de agregação de SEPT2 e a identificação de novos parceiros protéicos de interação, obtidos nesse trabalho, contribuíram para o melhor entendimento da função da SEPT2 e de seu envolvimento em desordens neurodegerenativas. / Septins are members of a conserved group of GTP-binding and filament-forming proteins. They are involved in a variety of cellular processes, such as microtubule regulation, vesicle trafficking, the formation of scaffolding platforms and actin dynamics. Human Septin 2 (SEPT2) has an N-terminal polybasic region responsible for lipid binding, a GTPase domain, and a C-terminal domain. SEPT2 is essential for cytokinesis and it is found in many tissues, mainly in the brain. Together with SEPT1 and SEPT4, it is accumulated in deposits known as neurofibrillary tangles in Alzheimers disease, which is evidence that SEPT2 may be involved in this process. In this study, the human SEPT2, and its domains, were cloned, expressed in E.coli and purified by affinity and size-exclusion chromatographies. The proteins form homodimers in vitro, suggesting that the GTPase domain is enough to promote the oligomerization. Thermal unfolding revealed the formation of aggregates under physiological conditions, which have the ability to bind a specific amyloid dye, Thioflavin-T, suggesting them to be an amyloidal fiber. Besides, in silico prediction programs, TANGO and WALTZ, corroborate that SEPT2 contain regions with high probability of aggregation and amyloidogenic formation, respectively. Moreover, we observed 20-50 nm thick filamentous structures by electron microscopy of negatively stained. Using Langmuir monolayers at the cell membrane lipid packing, SEPT2 and SEPT2NG bound to the phospholipid phosphatidylinositol 4,5-bisphosphate (PtdIns(4,5)P2). Results from in situ PM-IRRAS experiments indicated that the secondary structure of SEPT2 is preserved upon interacting with PtdIns(4,5)P2, but not when interacting with DPPC - which is not specific for SEPT2 - at the air/water interface suggesting an association with the plasma membrane and a role in septin regulation. Furthermore, we also identified protein partners of SEPT2, from both human leukocyte and brain fetal cDNA libraries, using the yeast two-hybrid system. SEPT2 was shown to interact with: septins 6 and 4; a serine-protease and a MAP inhibitory protein; an ubiquitin-conjugating enzyme; and proteins related to cellular division. Thus, taken together this study contributed for the knowledgment of the stability and the aggregation kinetic of the SEPT2, leading to a better understanding of this protein and their role in neurodegenerative disorders.

As septinas fazem parte de uma família de proteínas de ligação ao nucleotídeo guanina. As septinas têm mostrado ter um papel importante na citocinese e outros processos celulares, incluindo a determinação da polaridade celular e reorganização do citoesqueleto. Todos os membros da família de septinas são compostos por três domínios: um N-terminal variável, um domínio central GTPase e uma região C-terminal que inclui sequências de coiled-coil. Septinas possuem uma característica de polimerizarem para formar complexos hetero-oligoméricos altamente organizados, in vivo e in vitro. Estruturas homo-oligoméricas também foram observadas, embora sua função ainda não esteja bem estabelecida. A Septina 2 humana (SEPT2) se acumula no sulco de clivagem de células em divisão, desde a anáfase até a telófase, além de interagir com a actina, e também está envolvida em doenças neurodegenerativas, como mal de Azheimer. Nesse estudo, a ORF que codifica SEPT2, bem como os fragmentos que codificam seus domínios, foram clonados, expressos em E.coli e purificados por cromatografia de afinidade e cromatografia de exclusão molecular. Os produtos foram analisados por espectroscopia de dicroísmo circular, espalhamento de luz a ângulo fixo e espectroscopia de fluorescência extrínseca, usando Tioflavina-T, que é um marcador clássico para fibras amilóides. Em todos os casos, os produtos formaram homodímeros in vitro, e também agregaram em temperaturas fisiológicas. O desenovelamento térmico das proteínas recombinantes revelou a presença de uma população intermediária de desenovelamento, rica em folhas-β, e que ligam Tioflavina-T, sugerindo uma estrutura amiloidogênica para essa proteína, confirmada pelos programas de predição TANGO e WALTZ. Imagens dessas fibras foram obtidas usando Microscopia eletrônica de Transmissão, evidenciando uma agregação organizada das proteínas. Além disso, usando monocamadas de Langmuir, foi possível confirmar a ligação específica de SEPT2 ao fosfolipídeo fosfatidilinositol 4,5-bifosfato (PtdIns(4,5)P2). Essa ligação específica mantém a estrutura secundária de SEPT2, observada pela técnica PM-IRRAS, algo que não ocorre caso o lipídio seja inespecífico, sugerindo uma associação de SEPT2 com a membrana plasmática e podendo ter um papel na regulação das septinas. Por meio da técnica de duplo híbrido em levedura, identificamos proteínas que interagem com a SEPT2, como a MPBI e a DCTN2, auxiliando na elucidação de processos em que a SEPT2 possa participar. O conjunto dos resultados sobre a estabilidade, os processos de agregação de SEPT2 e a identificação de novos parceiros protéicos de interação, obtidos nesse trabalho, contribuíram para o melhor entendimento da função da SEPT2 e de seu envolvimento em desordens neurodegerenativas. / Septins are members of a conserved group of GTP-binding and filament-forming proteins. They are involved in a variety of cellular processes, such as microtubule regulation, vesicle trafficking, the formation of scaffolding platforms and actin dynamics. Human Septin 2 (SEPT2) has an N-terminal polybasic region responsible for lipid binding, a GTPase domain, and a C-terminal domain. SEPT2 is essential for cytokinesis and it is found in many tissues, mainly in the brain. Together with SEPT1 and SEPT4, it is accumulated in deposits known as neurofibrillary tangles in Alzheimers disease, which is evidence that SEPT2 may be involved in this process. In this study, the human SEPT2, and its domains, were cloned, expressed in E.coli and purified by affinity and size-exclusion chromatographies. The proteins form homodimers in vitro, suggesting that the GTPase domain is enough to promote the oligomerization. Thermal unfolding revealed the formation of aggregates under physiological conditions, which have the ability to bind a specific amyloid dye, Thioflavin-T, suggesting them to be an amyloidal fiber. Besides, in silico prediction programs, TANGO and WALTZ, corroborate that SEPT2 contain regions with high probability of aggregation and amyloidogenic formation, respectively. Moreover, we observed 20-50 nm thick filamentous structures by electron microscopy of negatively stained. Using Langmuir monolayers at the cell membrane lipid packing, SEPT2 and SEPT2NG bound to the phospholipid phosphatidylinositol 4,5-bisphosphate (PtdIns(4,5)P2). Results from in situ PM-IRRAS experiments indicated that the secondary structure of SEPT2 is preserved upon interacting with PtdIns(4,5)P2, but not when interacting with DPPC - which is not specific for SEPT2 - at the air/water interface suggesting an association with the plasma membrane and a role in septin regulation. Furthermore, we also identified protein partners of SEPT2, from both human leukocyte and brain fetal cDNA libraries, using the yeast two-hybrid system. SEPT2 was shown to interact with: septins 6 and 4; a serine-protease and a MAP inhibitory protein; an ubiquitin-conjugating enzyme; and proteins related to cellular division. Thus, taken together this study contributed for the knowledgment of the stability and the aggregation kinetic of the SEPT2, leading to a better understanding of this protein and their role in neurodegenerative disorders.