Os inibidores seletivos da recaptação de serotonina (ISRSs) representam a classe mais importante de antidepressivos em uso clínico atualmente. Entretanto, esses medicamentos costumam levar de duas a seis semanas para apresentar os efeitos de sua ação terapêutica. Estudos clínicos mostram que quando um antagonista do receptor 5-HT1A é administrado juntamente com um ISRS, um aumento da concentração extracelular de serotonina é observado nas áreas terminais dos neurônios. Assim, a combinação de um antagonista do receptor 5-HT1A com um ISRS pode acelerar o início da ação antidepressiva, aumentando a eficácia do tratamento farmacológico da depressão. A classe mais importante de ligantes do receptor 5-HT1A são os compostos arilpiperazínicos. O presente estudo teve como objetivo o entendimento das características importantes para as interações entre uma série de compostos arilpiperazínicos com o receptor 5-HT1A. Para tal, foram realizados estudos de Relação Quantitativa entre Estrutura e Atividade (QSAR) bi- e tridimensionais, empregando as seguintes abordagens: métodos quimiométricos baseados em descritores teóricos, QSAR por hologramas (HQSAR) e o método de Análise Comparativa de Campos Moleculares (CoMFA). Essas análises foram complementadas com a modelagem por homologia do receptor 5-HT1A e com estudos de docking ligante-receptor realizados para alguns compostos arilpiperazínicos. Modelos de QSAR com boa consistência interna, habilidade preditiva e estabilidade foram obtidos em todos os casos. Os modos de interação observados apresentaram consistência com dados experimentais disponíveis sobre os resíduos importantes para as interações com ligantes arilpiperazínicos. Os principais resultados indicaram algumas características dos ligantes que são importantes para a afinidade pelo receptor 5-HT1A, tais como a presença de um anel benzotiofeno como substituinte Ar2, substituintes pouco volumosos na posição Z e receptores de ligações de hidrogênio na posição orto do anel Ar1. Esses resultados foram corroborados pelo estudo das interações com o modelo do receptor 5-HT1A, que indicou uma importante interação hidrofóbica do grupo benzotiofeno com o resíduo Trp6.48 do receptor, assim como uma ligação de hidrogênio entre a hidroxila na posição Z e o resíduo Thr3.37 e, ainda, entre o oxigênio do anel Ar1 e o resíduo Asn7.39. As informações obtidas neste estudo podem fornecer subsídios para o planejamento de novos ligantes com afinidade pelo receptor 5-HT1A. / Selective serotonin reuptake inhibitors (SSRIs) are the most important class of antidepressants in current clinical use. However, they present the serious drawback of a delay of two to six weeks in the onset of therapeutic effect. Clinical studies have shown that when a 5-HT1A receptor antagonist is administrated along with a SSRI, an increase of extracellular serotonin concentration in neuronal terminal areas is observed. Thus, the combination of a 5- HT1A receptor antagonist and a SSRI could accelerate the onset of antidepressant action, improving the pharmacological treatment of depression. The most important class of 5-HT1A receptor ligands are arylpiperazine compounds. In the present study, our aim was to understand the main features of the interaction between a series of arylpiperazines and the 5- HT1A receptor. Bi- and Tridimensional Quantitative Structure-Activity Relationship (QSAR) studies were conducted employing the following approaches: chemometric methods based on theoretical descriptors, Hologram QSAR (HQSAR), and Comparative Molecular Field Analysis (CoMFA). These analyses were complemented by 5-HT1A receptor homology modeling and ligand-receptor docking studies. QSAR models presenting good internal consistency, predictive power and stability were obtained in all cases. The observed binding modes are consistent with available experimental data on residues considered crucial for interactions with arylpiperazine compounds. The main results have indicated some important features for optimal binding to the 5-HT1A receptor, such as the presence of a benzothiophene ring as Ar2 substituent, small groups at position Z and hydrogen bond acceptors at the ortho position of Ar1 ring. These results were corroborated by modeling the interactions with the 5- HT1A receptor, which has indicated an important hydrophobic interaction between the benzothiophene group and residue Trp6.48, a hydrogen bond between the OH group at position Z and residue Thr3.37, as well as between the oxygen in Ar1 and residue Asn7.39. The information gathered in these studies can be useful for the design of new ligands displaying affinity to the 5-HT1A receptor.

Submitted by Rosivalda Pereira (mrs.pereira@ufma.br) on 2017-06-14T16:54:49Z No. of bitstreams: 1 AlbertoLopes.pdf: 7651509 bytes, checksum: 542872f26d9cc8bf6b0b65d8a7151d16 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-14T16:54:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 AlbertoLopes.pdf: 7651509 bytes, checksum: 542872f26d9cc8bf6b0b65d8a7151d16 (MD5) Previous issue date: 2015-07-07 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPQ) / Fundação de Amparo à Pesquisa e ao Desenvolvimento Científico e Tecnológico do Maranhão (FAPEMA) / The tick Rhipicephalus microplus is the major cattle ectoparasite of the world accounting for losses of billions of dollars that directly affect the return of such livestock. Its control is difficult due to the resistance of ticks to all chemical bases commercially available miticides. Acaricidal activity of terpenes has been evaluated in several studies that show satisfactory results, indicating these compounds are potential sources of new acaricidal products. The aim of this work was to select terpenes with potential activity against enzyme acetylcholinesterase (AChE) from R. microplus. Properties of the molecular volume, geometric parameters and vibrational terpenes were obtained from quantum chemical calculations the density functional theory level. Bioinformatic methodologies were applied to study the interaction of terpenes identified in essential oils of Citrus spp. and Lippia spp. with three AChE R. microplus. Since there are no available experimental structures, models of the three AChE were generated by homology modeling and then refined by molecular dynamics simulations. Soon after, were studies of molecular docking to detect best energy conformation of interaction and molecular dynamics simulations of this complex were carried out to study the behavior of this interaction. Our results suggest that the known acaricide activity of carvacrol is associated with its interaction with AChEs, while the acaricide activity of thymol is not associated with inhibition of that enzyme. Also, as expected, showed an excellent interaction coumafos acaricide and reports the first record of interaction of AChE from R. microplus with gammamuuruleno and elemol terpenes, molecules with few studies and that now configure themselves as candidates potential new acaricidal products. / O carrapato Rhipicephalus microplus é o principal ectoparasita da bovinocultura mundial sendo responsável por perdas de bilhões de dólares que afetam diretamente o retorno de tal produção animal. Seu controle é difícil devido à resistência dos carrapatos a todas as bases químicas de acaricidas comercialmente disponíveis. A atividade acaricida de terpenos tem sido avaliada em vários estudos que mostram resultados satisfatórios, indicando que estes compostos são fontes potenciais de novos produtos acaricidas. O objetivo desse trabalho foi selecionar terpenos com potencial atividade sobre a enzima acetilcolinesterase (AChE) de R. microplus. As propriedades do volume molecular, os parâmetros geométricos e vibracionais de terpenos foram obtidos a partir de cálculos de química quântica no nível da teoria do funcional de densidade. Metodologias de bioinformática foram aplicadas para estudar a interação de terpenos identificados em óleos essenciais de Citrus spp. e Lippia spp. com as três AChE de R. microplus. Como não existem estruturas experimentais disponíveis, modelos das três AChE foram gerados por modelagem por homologia e em seguida refinadas por simulações de dinâmica molecular. Logo após, foram realizados estudos de docagem molecular para detectar a melhor conformação energética de interação e simulações de dinâmica molecular desse complexo foram realizadas para estudarmos o comportamento dessa interação. Os resultados sugerem que a conhecida atividade carrapaticida do carvacrol está associada com a sua interação com a AChE, enquanto que a atividade carrapaticida do timol não está associado com a inibição dessa mesma enzima. Além disso, como esperado, mostrou uma excelente interação do carrapaticida cumafós e relata o primeiro registro da interação da AChE de R. microplus com os terpenos gama-muuruleno e elemol, moléculas com poucos estudos e que a partir de agora configuram-se como candidatos potenciais para novos produtos acaricidas.

Os inibidores seletivos da recaptação de serotonina (ISRSs) representam a classe mais importante de antidepressivos em uso clínico atualmente. Entretanto, esses medicamentos costumam levar de duas a seis semanas para apresentar os efeitos de sua ação terapêutica. Estudos clínicos mostram que quando um antagonista do receptor 5-HT1A é administrado juntamente com um ISRS, um aumento da concentração extracelular de serotonina é observado nas áreas terminais dos neurônios. Assim, a combinação de um antagonista do receptor 5-HT1A com um ISRS pode acelerar o início da ação antidepressiva, aumentando a eficácia do tratamento farmacológico da depressão. A classe mais importante de ligantes do receptor 5-HT1A são os compostos arilpiperazínicos. O presente estudo teve como objetivo o entendimento das características importantes para as interações entre uma série de compostos arilpiperazínicos com o receptor 5-HT1A. Para tal, foram realizados estudos de Relação Quantitativa entre Estrutura e Atividade (QSAR) bi- e tridimensionais, empregando as seguintes abordagens: métodos quimiométricos baseados em descritores teóricos, QSAR por hologramas (HQSAR) e o método de Análise Comparativa de Campos Moleculares (CoMFA). Essas análises foram complementadas com a modelagem por homologia do receptor 5-HT1A e com estudos de docking ligante-receptor realizados para alguns compostos arilpiperazínicos. Modelos de QSAR com boa consistência interna, habilidade preditiva e estabilidade foram obtidos em todos os casos. Os modos de interação observados apresentaram consistência com dados experimentais disponíveis sobre os resíduos importantes para as interações com ligantes arilpiperazínicos. Os principais resultados indicaram algumas características dos ligantes que são importantes para a afinidade pelo receptor 5-HT1A, tais como a presença de um anel benzotiofeno como substituinte Ar2, substituintes pouco volumosos na posição Z e receptores de ligações de hidrogênio na posição orto do anel Ar1. Esses resultados foram corroborados pelo estudo das interações com o modelo do receptor 5-HT1A, que indicou uma importante interação hidrofóbica do grupo benzotiofeno com o resíduo Trp6.48 do receptor, assim como uma ligação de hidrogênio entre a hidroxila na posição Z e o resíduo Thr3.37 e, ainda, entre o oxigênio do anel Ar1 e o resíduo Asn7.39. As informações obtidas neste estudo podem fornecer subsídios para o planejamento de novos ligantes com afinidade pelo receptor 5-HT1A. / Selective serotonin reuptake inhibitors (SSRIs) are the most important class of antidepressants in current clinical use. However, they present the serious drawback of a delay of two to six weeks in the onset of therapeutic effect. Clinical studies have shown that when a 5-HT1A receptor antagonist is administrated along with a SSRI, an increase of extracellular serotonin concentration in neuronal terminal areas is observed. Thus, the combination of a 5- HT1A receptor antagonist and a SSRI could accelerate the onset of antidepressant action, improving the pharmacological treatment of depression. The most important class of 5-HT1A receptor ligands are arylpiperazine compounds. In the present study, our aim was to understand the main features of the interaction between a series of arylpiperazines and the 5- HT1A receptor. Bi- and Tridimensional Quantitative Structure-Activity Relationship (QSAR) studies were conducted employing the following approaches: chemometric methods based on theoretical descriptors, Hologram QSAR (HQSAR), and Comparative Molecular Field Analysis (CoMFA). These analyses were complemented by 5-HT1A receptor homology modeling and ligand-receptor docking studies. QSAR models presenting good internal consistency, predictive power and stability were obtained in all cases. The observed binding modes are consistent with available experimental data on residues considered crucial for interactions with arylpiperazine compounds. The main results have indicated some important features for optimal binding to the 5-HT1A receptor, such as the presence of a benzothiophene ring as Ar2 substituent, small groups at position Z and hydrogen bond acceptors at the ortho position of Ar1 ring. These results were corroborated by modeling the interactions with the 5- HT1A receptor, which has indicated an important hydrophobic interaction between the benzothiophene group and residue Trp6.48, a hydrogen bond between the OH group at position Z and residue Thr3.37, as well as between the oxygen in Ar1 and residue Asn7.39. The information gathered in these studies can be useful for the design of new ligands displaying affinity to the 5-HT1A receptor.