Para os ingredientes farmacêuticos ativos (APIs) que exibem baixa solubilidade e/ou estabilidade e/ou perfis de dissolução, dentre outros problemas capazes de afetar a sua eficácia terapêutica, as abordagens da Engenharia de Cristais têm se destacado nas últimas décadas como uma solução satisfatória. No estado sólido, os APIs podem apresentar polimorfos, sais, solvatos, co-cristais, amorfos e combinações dos mesmos. Associadas a cada estado sólido estão propriedades físicas e químicas, que podem ou não variar em relação ao API de referência. Neste contexto, este projeto de pesquisa visou o planejamento racional, síntese e caracterização de novas formas sólidas do pró-fármaco 5-fluorocitosina (5-FC) e do fármaco antineoplásico 5-fluorouracila (5-FU), ambos exibindo problemas fisicoquimicos que dificultam sua aplicação em formas de dosagem sólidas. Apesar de ser usado como fungicida, recentemente o 5-FC se tornou um dos pró-fármacos mais utilizados na terapia antineoplásica por meio de terapia dirigida por gene-enzima-pró-fármaco, uma vez que na presença da enzima citosina-desaminase o 5-FC é convertido em 5-FU dentro das células cancerosas. Para esta finalidade, coformadores adequados foram pre-selecionados a partir de análises estatísticas, realizadas utilizando o banco de dados estruturais da Cambridge, com base na competição entre sintons. Na sequencia, protocolos de cristalização foram desenvolvidos de acordo com duas técnicas: evaporação a partir de solvente e mecanoquímica, em particular a moagem com gota-solvente (SDG). Nove estruturas foram obtidas com 5-FC. Todas foram analisadas por microscopia óptica de luz polarizada e por difração de raios X por monocristal. Seis foram caracterizadas como co-cristais e três como sais. Sais farmacêuticos são preferidos nas formulações porque melhoram consideravelmente a solubilidade dos APIs. Co-cristais farmacêuticos têm sido cada vez mais explorados porque promovem igualmente melhorias nas propriedades físico-químicas dos APIs sem alterar a natureza dos mesmos. Os sais de 5-FC foram obtidos com os ácidos fumárico, oxálico e maleico e os cocristais com os ácidos adípico, tereftálico, málico, succínico e benzóico. Além disso, obteve-se um co-cristal multi-API, de 5-FC e 5-FU. Estes resultados, obtidos por meio do desenho racional de novas formas sólidas, concordaram bem com a regra de três, implementada para variações nos valores pKa (pKabase - pKaácido). Esta regra permite estimar a formação sais/co-cristais durante o processo de cristalização. Os sais de 5-FC foram analisados estrutural e termicamente. Os cocristais de 5-FC foram estruturalmente avaliados. O co-cristal multi-API também foi sintetizado por mecanoquímica, como parte dos esforços direcionados à aplicação dos princípios da Química Verde para a produção em larga escala de fármacos. Os resultados obtidos nesta tese oferecem um API como forte candidato a coformador, a saber a 5-FC, e introduz um co-cristal multi-API como potencial candidato para a terapia antineoplásica. / For active pharmaceutical ingredients (APIs) exhibiting low solubility and/or stability and/or dissolution profiles, among other problems capable of affecting their therapeutic efficacy, Crystal Engineering approaches have been highlighted in recent decades as a satisfactory solution. In the solid state, APIs may exhibit polymorphs, salts, solvates, hydrates, cocrystals, amorphous and combinations of them. Associated to each solid form are physical and chemical properties which may or not vary in relation to the reference API. In this context, this research project aimed to rationally design, synthesize and characterize new solid forms of the prodrug 5-fluorocytosine (5-FC) and the antineoplastic drug 5-fluorouracil (5-FU), by considering that both exhibit physicochemical issues that difficult their application in solid dosage forms. Although used as a fungicide, 5-FC has become one of the most used prodrugs for cancer treatment by gene-directed enzyme prodrug therapy, as in the presence of the enzyme cytosine deaminase, 5-FC is converted into 5-FU inside cancer cells. For this purpose, suitable coformers were pre-selected from statistical analyses performed on the Cambridge Structural Database, based on the synthon competition approach. Briefly, crystallization protocols were designed following two techniques: slow evaporation from solution and mechanochemistry, in particular the solvent-drop grinding (SDG). Nine structures were obtained with 5-FC. All were analyzed by polarized light optical microscopy and by single-crystal X-ray crystallography. Six were characterized as cocrystals and three as salts. Pharmaceutical salts are preferred in formulations because they considerably improve the solubility/stability of APIs. Cocrystals have been increasingly explored because they promote improvements in the physicochemical properties of the API while not altering the API´s nature. 5-FC salts were obtained with fumaric, oxalic, and maleic acids, and 5-FC cocrystals with adipic, terephthalic, malic, succinic, and benzoic acids. In addition, a multi-API cocrystal of 5-FC and 5-FU was obtained. These results, derived from the rational design of new solid forms, agreed well with the rule of three, implemented to variations in pKa values (pKabase - pKaácido). This rule allows for estimation of the salts/cocrystals formation during the crystallization process. The 5-FC salts were structurally and thermally analyzed. The 5-FC´s cocrystals were structurally evaluated. The multi-API co-crystal was also synthesized by SDG as part of the ongoing efforts toward Green Chemistry application for drug scale-up production. The results obtained in this thesis offer a strong API candidate to be used as a coformer, namely the 5-FC, and introduce a multi-API co-crystal as a potential candidate for anticancer therapy.

Para os ingredientes farmacêuticos ativos (APIs) que exibem baixa solubilidade e/ou estabilidade e/ou perfis de dissolução, dentre outros problemas capazes de afetar a sua eficácia terapêutica, as abordagens da Engenharia de Cristais têm se destacado nas últimas décadas como uma solução satisfatória. No estado sólido, os APIs podem apresentar polimorfos, sais, solvatos, co-cristais, amorfos e combinações dos mesmos. Associadas a cada estado sólido estão propriedades físicas e químicas, que podem ou não variar em relação ao API de referência. Neste contexto, este projeto de pesquisa visou o planejamento racional, síntese e caracterização de novas formas sólidas do pró-fármaco 5-fluorocitosina (5-FC) e do fármaco antineoplásico 5-fluorouracila (5-FU), ambos exibindo problemas fisicoquimicos que dificultam sua aplicação em formas de dosagem sólidas. Apesar de ser usado como fungicida, recentemente o 5-FC se tornou um dos pró-fármacos mais utilizados na terapia antineoplásica por meio de terapia dirigida por gene-enzima-pró-fármaco, uma vez que na presença da enzima citosina-desaminase o 5-FC é convertido em 5-FU dentro das células cancerosas. Para esta finalidade, coformadores adequados foram pre-selecionados a partir de análises estatísticas, realizadas utilizando o banco de dados estruturais da Cambridge, com base na competição entre sintons. Na sequencia, protocolos de cristalização foram desenvolvidos de acordo com duas técnicas: evaporação a partir de solvente e mecanoquímica, em particular a moagem com gota-solvente (SDG). Nove estruturas foram obtidas com 5-FC. Todas foram analisadas por microscopia óptica de luz polarizada e por difração de raios X por monocristal. Seis foram caracterizadas como co-cristais e três como sais. Sais farmacêuticos são preferidos nas formulações porque melhoram consideravelmente a solubilidade dos APIs. Co-cristais farmacêuticos têm sido cada vez mais explorados porque promovem igualmente melhorias nas propriedades físico-químicas dos APIs sem alterar a natureza dos mesmos. Os sais de 5-FC foram obtidos com os ácidos fumárico, oxálico e maleico e os cocristais com os ácidos adípico, tereftálico, málico, succínico e benzóico. Além disso, obteve-se um co-cristal multi-API, de 5-FC e 5-FU. Estes resultados, obtidos por meio do desenho racional de novas formas sólidas, concordaram bem com a regra de três, implementada para variações nos valores pKa (pKabase - pKaácido). Esta regra permite estimar a formação sais/co-cristais durante o processo de cristalização. Os sais de 5-FC foram analisados estrutural e termicamente. Os cocristais de 5-FC foram estruturalmente avaliados. O co-cristal multi-API também foi sintetizado por mecanoquímica, como parte dos esforços direcionados à aplicação dos princípios da Química Verde para a produção em larga escala de fármacos. Os resultados obtidos nesta tese oferecem um API como forte candidato a coformador, a saber a 5-FC, e introduz um co-cristal multi-API como potencial candidato para a terapia antineoplásica. / For active pharmaceutical ingredients (APIs) exhibiting low solubility and/or stability and/or dissolution profiles, among other problems capable of affecting their therapeutic efficacy, Crystal Engineering approaches have been highlighted in recent decades as a satisfactory solution. In the solid state, APIs may exhibit polymorphs, salts, solvates, hydrates, cocrystals, amorphous and combinations of them. Associated to each solid form are physical and chemical properties which may or not vary in relation to the reference API. In this context, this research project aimed to rationally design, synthesize and characterize new solid forms of the prodrug 5-fluorocytosine (5-FC) and the antineoplastic drug 5-fluorouracil (5-FU), by considering that both exhibit physicochemical issues that difficult their application in solid dosage forms. Although used as a fungicide, 5-FC has become one of the most used prodrugs for cancer treatment by gene-directed enzyme prodrug therapy, as in the presence of the enzyme cytosine deaminase, 5-FC is converted into 5-FU inside cancer cells. For this purpose, suitable coformers were pre-selected from statistical analyses performed on the Cambridge Structural Database, based on the synthon competition approach. Briefly, crystallization protocols were designed following two techniques: slow evaporation from solution and mechanochemistry, in particular the solvent-drop grinding (SDG). Nine structures were obtained with 5-FC. All were analyzed by polarized light optical microscopy and by single-crystal X-ray crystallography. Six were characterized as cocrystals and three as salts. Pharmaceutical salts are preferred in formulations because they considerably improve the solubility/stability of APIs. Cocrystals have been increasingly explored because they promote improvements in the physicochemical properties of the API while not altering the API´s nature. 5-FC salts were obtained with fumaric, oxalic, and maleic acids, and 5-FC cocrystals with adipic, terephthalic, malic, succinic, and benzoic acids. In addition, a multi-API cocrystal of 5-FC and 5-FU was obtained. These results, derived from the rational design of new solid forms, agreed well with the rule of three, implemented to variations in pKa values (pKabase - pKaácido). This rule allows for estimation of the salts/cocrystals formation during the crystallization process. The 5-FC salts were structurally and thermally analyzed. The 5-FC´s cocrystals were structurally evaluated. The multi-API co-crystal was also synthesized by SDG as part of the ongoing efforts toward Green Chemistry application for drug scale-up production. The results obtained in this thesis offer a strong API candidate to be used as a coformer, namely the 5-FC, and introduce a multi-API co-crystal as a potential candidate for anticancer therapy.

O Mal de Alzheimer é o maior causador de demência em idosos: acomete 10% da população mundial com idade em torno dos 65 anos e atinge cerca de 50% dos indivíduos com mais de 85 anos. A progressão dos sintomas da doença está associada a modificações estruturais nas sinapses colinérgicas em determinadas regiões cerebrais. A maior característica fisiopatológica do AD é a deposição de placas neuríticas extracelulares em áreas cerebrais relacionadas à memória, placas constituídas pelo peptídeo ?-amiloide 40/42, que é formado pela clivagem da Proteína Precursora Amiloide, durante seu metabolismo pela via amiloidogênica, que começa com a enzima ?-secretase. O objetivo do trabalho foi o planejamento e avaliação de novos inibidores de ?-secretase. Para isso, foram utilizadas diferentes técnicas de modelagem molecular e planejamento de moléculas, tendo como base os inibidores da ?-secretase descritos na literatura cujas estruturas estão depositadas no PDB. Posteriormente, foi realizada a avaliação in vitro da atividade inibitória de algumas destas moléculas, onde observou-se que três são capazes de satisfatoriamente inibir a atividade da ?-secretase na concentração de 1 µM. / The Alzheimer\'s disease is the major cause of elderly dementia: it affects 10% of global population with 65 years old and about 50% of individuals with 85 years old or more. The evolution of the disease symptoms is associated with structural changes in cholinergic synapses at certain brain regions. The major pathophysiological feature of AD is the deposition of extracellular neuritic plaques in areas of the brain related to memory. The ?-amyloid peptide 40/42 constitutes the plaques. It\'s formed by cleavage of the amyloid precursor protein during its metabolism by the amyloidogenic pathway, which starts with the ?-secretase enzyme. The goal of this project was the planning and evaluation of new ?-secretase inhibitors activity. For this, we used different molecular modeling and drug design techniques, based on the ?-secretase inhibitors described in the literature, whose structures are deposited in the PDB, with subsequent in vitro evaluation of this molecules activity. The in vitro assays showed three molecules able to inhibit ?-secretase at 1 µM.

O Mal de Alzheimer é o maior causador de demência em idosos: acomete 10% da população mundial com idade em torno dos 65 anos e atinge cerca de 50% dos indivíduos com mais de 85 anos. A progressão dos sintomas da doença está associada a modificações estruturais nas sinapses colinérgicas em determinadas regiões cerebrais. A maior característica fisiopatológica do AD é a deposição de placas neuríticas extracelulares em áreas cerebrais relacionadas à memória, placas constituídas pelo peptídeo ?-amiloide 40/42, que é formado pela clivagem da Proteína Precursora Amiloide, durante seu metabolismo pela via amiloidogênica, que começa com a enzima ?-secretase. O objetivo do trabalho foi o planejamento e avaliação de novos inibidores de ?-secretase. Para isso, foram utilizadas diferentes técnicas de modelagem molecular e planejamento de moléculas, tendo como base os inibidores da ?-secretase descritos na literatura cujas estruturas estão depositadas no PDB. Posteriormente, foi realizada a avaliação in vitro da atividade inibitória de algumas destas moléculas, onde observou-se que três são capazes de satisfatoriamente inibir a atividade da ?-secretase na concentração de 1 µM. / The Alzheimer\'s disease is the major cause of elderly dementia: it affects 10% of global population with 65 years old and about 50% of individuals with 85 years old or more. The evolution of the disease symptoms is associated with structural changes in cholinergic synapses at certain brain regions. The major pathophysiological feature of AD is the deposition of extracellular neuritic plaques in areas of the brain related to memory. The ?-amyloid peptide 40/42 constitutes the plaques. It\'s formed by cleavage of the amyloid precursor protein during its metabolism by the amyloidogenic pathway, which starts with the ?-secretase enzyme. The goal of this project was the planning and evaluation of new ?-secretase inhibitors activity. For this, we used different molecular modeling and drug design techniques, based on the ?-secretase inhibitors described in the literature, whose structures are deposited in the PDB, with subsequent in vitro evaluation of this molecules activity. The in vitro assays showed three molecules able to inhibit ?-secretase at 1 µM.

Submitted by Cássia Santos (cassia.bcufg@gmail.com) on 2017-05-26T11:41:13Z No. of bitstreams: 2 Tese - Marcelo do Nascimento Gomes - 2017.pdf: 17453741 bytes, checksum: 2207111e32956fbf831d9eedf261a49e (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2017-05-26T14:53:49Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Tese - Marcelo do Nascimento Gomes - 2017.pdf: 17453741 bytes, checksum: 2207111e32956fbf831d9eedf261a49e (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-26T14:53:49Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Tese - Marcelo do Nascimento Gomes - 2017.pdf: 17453741 bytes, checksum: 2207111e32956fbf831d9eedf261a49e (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2017-04-06 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Goiás - FAPEG / In view of the current panorama of tuberculosis (TB) pandemic in the world, aggravated by co-infection with the HIV virus and the emergence of resistant strains of Mycobacterium tuberculosis (M. tb.), The research and discovery of new Anti-TB drugs. The present work aimed at the planning, synthesis and biological evaluation of new compounds with anti-TB activity, candidates for TB drugs. Structure and activity relationship (SAR) studies were developed using Matched Pair Molecular Analysis (MMPA) and binary models of quantitative relations between structure and activity (QSAR) using a combination of molecular fingerprints and machine learning methods. Bioisosteric replacement were proposed to plan new aryl and heteroaryl chalcones using the information obtained from SAR and QSAR analyses. Thirty-three compounds were selected by the consensus QSAR model for the synthesis. These compounds were synthesized and their structures confirmed by infrared (IR), hydrogen nuclear magnetic resonance (1H NMR) and carbon (13C NMR) spectroscopic methods and mass spectrometry (MS). Compounds which showed high purity (≥95% in HPLC) were tested against strains of M. tb. H37Rv (sensitive) and resistant to rifampicin (RMP) or isoniazid (INH). In addition, they were also tested in mammalian cell cytotoxicity assays and activity spectrum. We identified 22 hits with anti-TB activity, with minimum inhibitory concentration (MIC) in M. tb. H37Rv in aerobic conditions (MABA) <10 μM. Of these, 12 compounds exhibited potent M. tb. replication activity on nanomolar scale, with MIC values in MABA <1 μM and in micromolar under anaerobic conditions (LORA) with MIC <10 μM. In addition, these compounds also showed potent inhibitory activity against monoresistant strains at RMP or INH (MIC <1 μM and MIC <10 μM, respectively). Hits also demonstrated low cytotoxicity in mammalian cells (Vero cells) and selectivity index between 11 and 545 for M. tb. The same selectivity was verified in the activity spectrum assay against four commensal strains and six strains of non-tuberculosis mycobacteria (NTMs), in which the compounds presented broad spectrum against the NTMs strains. These results demonstrated that the combination of in silico strategies for the design of aryl and heteroaryl chalcones was efficient in identifying new compounds that proved to be potent, selective and promising candidates for prototypes of anti-TB drugs. / Face ao panorama atual da pandemia de tuberculose (TB) no mundo, agravado pela co-infecção com o vírus HIV e o surgimento de cepas de Mycobacterium tuberculosis (M. tb.) resistentes aos fármacos utilizados, é urgente a pesquisa e descoberta de novos fármacos anti-TB. O presente trabalho objetivou o planejamento, a síntese e avaliação biológica de novos compostos com atividade anti-TB, candidatos a fármacos para TB. Foram desenvolvidos estudos de relação entre estrutura e atividade (SAR) utilizando o método Matched Pair Molecular Analysis (MMPA) e modelos binários de relações quantitativas entre estrutura e atividade (QSAR) utilizando combinação de descritores (fingerprints) moleculares e métodos de aprendizado de máquina. Substituições bioisostéricas foram propostas para planejar novas aril e heteroaril chalconas utilizando as informações obtidas nas análises de SAR e QSAR. Trinta e três compostos foram selecionados pelo modelo de QSAR por consenso para a síntese. Estes compostos foram sintetizados e suas estruturas foram confirmadas por métodos espectroscópicos no infravermelho (IV), de ressonância magnética nuclear de hidrogênio (RMN de 1H) e de carbono (RMN de 13C) e espectrometria de massas (EM). Os compostos que apresentaram elevado grau de pureza (≥95% em CLAE) foram testados contra cepas de M. tb. H37Rv (sensíveis) e resistentes a rifampicina (RMP) ou isoniazida (INH). Além disso, também foram testados em ensaios de citotoxicidade em células de mamíferos e espectro de atividade. Foram identificados 22 hits com atividade anti-TB, com concentração inibitória mínima (MIC) em M. tb. H37Rv em ensaios em condições aeróbias (MABA) <10 μM. Destes, 12 compostos exibiram potente atividade na replicação de M. tb em escala nanomolar, com valores de MIC em MABA <1 μM e em micromolar em condições anaeróbias (LORA) com MIC <10 μM. Ademais, esses compostos também apresentaram potente atividade inibitória contra cepas monoresitentes a RMP ou INH (MIC<1 μM e MIC<10 μM, respectivamente). Os hits também demonstraram baixa citotoxicidade em células de mamífero (células Vero) e índice de seletividade entre 11 e 545 para M. tb. A mesma seletividade foi verificada no ensaio de espectro de atividade frente a quatro cepas comensais e seis cepas de micobactérias não-tuberculose (NTMs), em que os compostos apresentaram amplo espectro contra as cepas NTMs. Estes resultados demonstraram que a combinação das estratégias in silico para o planejamento de aril e heteroaril chalconas foi eficiente na identificação de novos compostos que se mostraram potentes, seletivos e promissores candidatos a protótipos de fármacos anti-TB.

A maioria das cepas de Plasmodium falciparum mostra-se resistente à cloroquina (CQ), considerado o antimalárico ideal. A busca por novos agentes terapêuticos bem como a restauração do efeito antimalárico de fármacos disponíveis, através da associação a agentes moduladores da resistência (AMR), vem sendo enfatizada. Entretanto, ausência de efeito modulador da resistência e efeito antiplasmódico intrínseco foram observados quando AMR clássicos, como o fenotiazínico clorpromazina e o iminodibenzílico desipramina, foram ensaiados in vitro em isolados brasileiros de P. falciparum resistentes à CQ. Sabe-se que a ação antiparasitária de compostos de natureza tricíclica, como os fenotiazínicos, foi descrita há mais de um século e continua a ser de interesse. Em adição, vale notar a ocorrência de farmacóforo comum, formado por sistema heteroaromático, ligado a átomo de nitrogênio, secundário ou terciário, por cadeia lateral de três a quatro átomos de carbono, entre compostos quinolínicos antimaláricos, fármacos psicotrópicos e AMR. Este trabalho teve como objetivo estudar, por emprego da modelagem molecular, características estereo-eletrônicas e lipofílicas e a interação a nível molecular de compostos de natureza tricíclica (fenotiazínicos e iminodibenzílicos) com a hematina (provável sítio de ação da CQ) comparando ao antimalárico CQ. Semelhanças estéreo-eletrônicas e lipofílicas puderam ser visualizadas entre as moléculas da CQ e dos compostos tricíclicos. No entanto, algumas distinções ausência de planaridade e maior densidade eletrônica sobre os anéis tricíclicos dos anéis heterocíclicos quando comparadas à CQ. Tais características se fizeram refletir na interação com a hematina, como demonstrado nos estudos de ancoramento como também nos estudos de UV-VIS e de Raman Ressonante. / The most Plasmodium falciparum strains show resistance to chloroquine (CQ), yet considered the ideal antimalaric agent. The search for new therapeutic compounds and the restoration of the antimalarial effect of available drugs through the association with modulating agents has been emphasized. However, lack of modulating effect and intrinsic antiplasmodial activity were observed when classic modulating agents, such phenothiazine chlorpromazine and iminodibenzylic desipramine, were tested in vitro against Brazilian isolated resistant of P. falciparum to CQ. The antiparasitic action of tricyclic compounds as the phenotiazine class has been described for more than a century and continues to be of interest. In addition, it was noted the occurrence of common pharmacophore, formed by a heteroaromatic system, a secondary or tertiary nitrogen atom, linked by a side chain of three to four carbon atoms, present among the quinoline antimalarials, the psychotropic drugs and the modulating agents of chloroquine resistance. The goal of this work was by using molecular modeling to study stereo-electronic features and lipophilic characteristics and the interaction on molecular level of tricyclic compounds (phenothiazines and iminodibenzylics) with hematin (probable site of action of CQ) in comparison to antimalaric CQ. In results, similarities stereo-electronic and lipophilic could be viewed between the molecules of CQ and tricyclic compounds. However different features could be noticed such as absence of planarity and a higher electronic density on the tricyclic rings when compared to CQ. These features shown to be relevant to interaction with the &#181;-oxo dimer of hematin, as observed in docking studies and UV-VIS and Resonance Raman.

A maioria das cepas de Plasmodium falciparum mostra-se resistente à cloroquina (CQ), considerado o antimalárico ideal. A busca por novos agentes terapêuticos bem como a restauração do efeito antimalárico de fármacos disponíveis, através da associação a agentes moduladores da resistência (AMR), vem sendo enfatizada. Entretanto, ausência de efeito modulador da resistência e efeito antiplasmódico intrínseco foram observados quando AMR clássicos, como o fenotiazínico clorpromazina e o iminodibenzílico desipramina, foram ensaiados in vitro em isolados brasileiros de P. falciparum resistentes à CQ. Sabe-se que a ação antiparasitária de compostos de natureza tricíclica, como os fenotiazínicos, foi descrita há mais de um século e continua a ser de interesse. Em adição, vale notar a ocorrência de farmacóforo comum, formado por sistema heteroaromático, ligado a átomo de nitrogênio, secundário ou terciário, por cadeia lateral de três a quatro átomos de carbono, entre compostos quinolínicos antimaláricos, fármacos psicotrópicos e AMR. Este trabalho teve como objetivo estudar, por emprego da modelagem molecular, características estereo-eletrônicas e lipofílicas e a interação a nível molecular de compostos de natureza tricíclica (fenotiazínicos e iminodibenzílicos) com a hematina (provável sítio de ação da CQ) comparando ao antimalárico CQ. Semelhanças estéreo-eletrônicas e lipofílicas puderam ser visualizadas entre as moléculas da CQ e dos compostos tricíclicos. No entanto, algumas distinções ausência de planaridade e maior densidade eletrônica sobre os anéis tricíclicos dos anéis heterocíclicos quando comparadas à CQ. Tais características se fizeram refletir na interação com a hematina, como demonstrado nos estudos de ancoramento como também nos estudos de UV-VIS e de Raman Ressonante. / The most Plasmodium falciparum strains show resistance to chloroquine (CQ), yet considered the ideal antimalaric agent. The search for new therapeutic compounds and the restoration of the antimalarial effect of available drugs through the association with modulating agents has been emphasized. However, lack of modulating effect and intrinsic antiplasmodial activity were observed when classic modulating agents, such phenothiazine chlorpromazine and iminodibenzylic desipramine, were tested in vitro against Brazilian isolated resistant of P. falciparum to CQ. The antiparasitic action of tricyclic compounds as the phenotiazine class has been described for more than a century and continues to be of interest. In addition, it was noted the occurrence of common pharmacophore, formed by a heteroaromatic system, a secondary or tertiary nitrogen atom, linked by a side chain of three to four carbon atoms, present among the quinoline antimalarials, the psychotropic drugs and the modulating agents of chloroquine resistance. The goal of this work was by using molecular modeling to study stereo-electronic features and lipophilic characteristics and the interaction on molecular level of tricyclic compounds (phenothiazines and iminodibenzylics) with hematin (probable site of action of CQ) in comparison to antimalaric CQ. In results, similarities stereo-electronic and lipophilic could be viewed between the molecules of CQ and tricyclic compounds. However different features could be noticed such as absence of planarity and a higher electronic density on the tricyclic rings when compared to CQ. These features shown to be relevant to interaction with the &#181;-oxo dimer of hematin, as observed in docking studies and UV-VIS and Resonance Raman.

Orientadores: Ricardo Aparicio, Munir Salomão Skaf / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-27T01:45:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Fonseca_EmanuellaMariaBarreto_D.pdf: 13119998 bytes, checksum: 0b4e5f9502ec2b9b4e347bcd68c9e261 (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: O câncer é uma doença cuja incidência e prevalência atinge proporções alarmantes, estabelecendo-se, hoje, como um problema mundial de saúde pública. A fosforilação de proteínas é um evento dinâmico e reversível, governado pela atividade oposta de proteínas tirosina quinases e proteínas tirosina fosfatases. Níveis elevados das fosfatases LMW-PTP e CDC25B foram observados em uma ampla variedade de tumores e, assim, estas foram selecionadas como alvo para o desenvolvimento de novos inibidores. Utilizando métodos in silico, uma coleção, contendo aproximadamente 500 mil fragmentos, foi montada a partir de um banco de compostos comerciais. Para cada enzima, esses fragmentos foram submetidos a distintos protocolos de docagem molecular, através dos quais 19 pequenas moléculas foram selecionadas e adquiridas comercialmente. Os resultados computacionais foram validados por ensaios de inibição enzimática, tendo sido identificados novos esqueletos moleculares capazes de inibir mais do que 50% da atividade enzimática, obtendo-se valores de eficiência do ligante de até 0,33 kcal mol-1 por átomo diferente de hidrogênio. Paralelamente, uma série de compostos derivados do ácido benzenofosfônico foi ensaiada frente à LMW-PTP após estudos de docagem, seguindo-se estudos cristalográficos que levaram à obtenção de duas estruturas inéditas: uma com a proteína na forma apo e outra de um complexo LMW-PTP:inibidor. Além do sítio ativo já conhecido, observou-se um segundo sítio cristalográfico cuja potencial função biológica, se confirmada, poderia abrir novas possibilidades para modular a atividade da LMW-PTP, perspectiva que demanda investigação / Abstract: Cancer is a disease whose incidence and prevalence have reached alarming proportions, emerging today as a major public health problem. Protein phosphorylation is a dynamic and reversible event, governed by the opposite activities of protein tyrosine kinases and protein tyrosine phosphatases. High levels of the phosphatases LMW-PTP and CDC25B have been observed in a wide variety of tumors and, for this reason, they have been selected as targets for inhibitor development. Using in silico methods, a collection of approximately 500,000 fragments was assembled from a database of commercial compounds. For each enzyme, these fragments were subjected to different molecular docking protocols, through which 19 small molecules have been selected and purchased. The computational results were validated by enzyme inhibition assays, with the identification of new molecular scaffolds capable of inhibiting in more than 50% the enzyme activity, resulting in ligand efficiency values up to 0.33 kcal mol-1 per non-H atom. Similarly, a number of compounds derived from benzenophosphonic acid was tested against the LMW-PTP after docking studies, followed by crystallographic studies which resulted in two new structures: one of the apo protein and another of a complex LMW-PTP:inhibitor. In addition to the previously described active site, a second crystallographic site was identified, whose potential biological function, if confirmed, might open new possibilities to modulate LMW-PTP activity, in a perspective which demands further investigation. / Doutorado / Físico-Química / Doutora em Ciências