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.

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