Orientador: Clodoaldo Machado. / Dissertação (mestrado) - Universidade Regional de Blumenau, Centro de Ciências Exatas e Naturais, Programa de Pós-Graduação em Química.

Orientador: Douglas Soares Galvão / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-09T13:13:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Costa_RaimundoNonatoPereirada_M.pdf: 1961662 bytes, checksum: c76c13d8b6707d17ff50eb0c0fe25a21 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: A descoberta de tratamentos eficazes contra o câncer é um dos maiores desafios da ciência. No Brasil o câncer se tornou a segunda maior causa de morte. As estimativas para o ano de 2005 apontam que ocorrerão 467.440 casos novos de câncer. O investimento para o desenvolvimento de uma droga moderna é de U$850milhões e o tratamento com estas variam de U$4000 a U$17000 por mês. Estudos de relação atividade-estrutura (SAR) quantitativa têm um importante papel no design de drogas. Neste trabalho foi aplicado a Metodologia de Índices Eletrônicos (MIE) para estudar a correlação da atividade antineoplásica de 36 moléculas derivadas das carboquinonas. A MIE é baseada nos conceitos de densidade local de estado, da qual se extrai o índice D, e na diferença de energia dos estados de fronteira, índice h , obtidos por cálculo de mecânica quântica ab initio ou semi-empírico. Os cálculos foram efetuados utilizando o método PM3 (Parametric Method 3) disponível no pacote computacional MOPAC. Os resultados demonstram que a MIE consegue diferenciar com uma precisão de 92% os compostos mais ativos biologicamente. A Análise de Principal Componente (PCA), utilizando-se os parâmetros da MIE, resultou em 100% de acerto na diferenciação da atividade biológica, enquanto com o método de análise hierárquica de grupo (HCA) obteve-se padrão de agrupamento com 94% de acerto. Concluímos que o uso dos índices D e h pode ser uma eficaz ferramenta para estudos de relação atividade-estrutura qualitativa das carboquinonas e para o desenvolvimento e aprimoramento de novas drogas / Abstract: The discovery of efficient treatments against cancer is one of the great challenges of science. In Brazil the cancer became the second greatest cause of death. For the year 2005 467,440 new cases of cancer are expected. The investment for the development of a modern drug is about U$ 850 millions and the treatment with those drugs varies from U$ 4,000 to U$ 17,000 per month. Structure-Activity Relationship (SAR) studies play an important role in design of drugs. In this work the Methodology of Electronic Indices was applied (MEI) to the study of anticancer activity of 36 molecules derived from carboquinones. The MEI is based on the concepts of local density of states, from which the index D is extracted, and in the difference of energy of the frontier orbitals, which defines the other MEI parameter h. The geometrical and electronic aspects for the carboquinone set were obtained using the semi-empirical PM3 (Parametric Method 3) available in computational package MOPAC. Our results show that the MEI is able to classify (with an accuracy of 92%) active and inactive compounds. More standards statistical methods such Principal Component Analysis (PCA) and Hierarchic Cluster Analysis (HCA) were also used also producing results of identifying active/inactive molecules with high accuracy (100 and 94%, respectively). We conclude that the use of the MEI indices D and h can be an efficient tool for studies of qualitative SAR studies of carboquinones, as well as, to be used for the development and improvement of new drugs / Mestrado / Estrutura, Conformação e Estereoquimica / Mestre em Física

Orientador: Yuji Takahata / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-18T23:40:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Cramer_Bruno_D.pdf: 3130926 bytes, checksum: cb235a08cda14575a90e55264b1d9d07 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: A tese foi organizada em forma de cinco estudos de caso de QSAR-2D, usando compostos da literatura. Foram utilizados diterpenóides clerodanos e N,N¿- dibenzoil-N-t-butilidrazinas (DBHs) para desenvolver modelos de QSAR, propondo o uso de uma metodologia que emprega análise conformacional. Os modelos de QSAR são construídos pela escolha do confôrmero que melhor reproduz a bioatividade. O critério de seleção dos confôrmeros é orientado pelo resíduo entre valor observado e o predito. O método proposto aumenta a qualidade de predição interna, auxilia a análise de outliers, e em casos específicos, pode proporcionar melhor interpretabilidade do comportamento de descritores em relação à atividade biológica. Após validação interna e externa, os modelos de QSAR foram empregados para simular a proposta de novos compostos. Duas metodologias independentes de regressão foram usadas, Regressão Linear Múltipla (MLR) e Máquinas de Vetores de Suporte (SVM), objetivando produzir modelos de QSAR equivalentes, ambos produzindo resultados próximos de predição no conjunto de treinamento, auxiliando na análise e seleção de resultados preditos de novos compostos, aumentando a confiabilidade e robustez dos modelos de QSAR. Foram propostos novos diterpenóides clerodanos derivados de produtos naturais (n = 113) e outros 53 propostos in silico contra células V79. Novas dibenzoilidrazinas propostas in silico tiveram sua atividade inseticida e larvicida predita para novos bioensaios contra Spodoptera exigua (n = 13) e S. frugiperda (n = 30). Através do estudo de homologia a tese contribui com o domínio ligante do receptor ecdisona de S. exigua (SeEcR-LBD). Empregando docking, informações foram obtidas sobre as possíveis interações das DBHs com os aminoácidos, uma contribuição na literatura pertinente. DBHs halogenadas foram analisadas identificando a provável interação dos halogênios com os aminoácidos no domínio ligante do receptor ecdisona de Heliothis virescens (HvEcR-LBD), análise estendida a S. exigua (SeEcR-LBD). / Abstract: The thesis was organized in the form of five 2D-QSAR case studies using compounds from literature. Clerodan diterpenoids and N, N¿-dibenzoy-N-tbutylhydrazines (DBHs) were used to develop predictive QSAR models proposing a methodology that uses conformational analysis. QSAR models are built by choosing the conformer that best reproduces the experimental bioactivity. The conformer selection is oriented on a residual criterion between observed and predicted values. The proposed method increases the quality of internal prediction, aids the analysis of outliers, and in specific cases, may provide better interpretability of the descriptor behavior in relation to the bioactivity. After internal and external validation, the QSAR models were used to simulate the proposition of new compounds. Two independent regression methodologies, Multiple Linear Regression (MLR) and Support Vector Machine (SVM) were used to produce equivalent QSARs, both producing close predicted results of the training set and aiding in the analysis and selectivity of MLR-SVM QSARs predicted results of new compounds, increasing the reliability and robustness of the QSAR models. New clerodan diterpenoids derived from natural products (n = 113) and another 53 in silico proposed, have their bioactivity predicted against V79 cells. New in silico dibenzoylhydrazines against Spodoptera exigua (n = 13) and S. frugiperda (n = 30) have their insecticidal and larvicidal activity predicted and proposed for new bioassays. Through homology study the thesis contributes with the S. exigua ecdyson receptor ligand-binding domain (SeEcR-LBD). Using docking, information was obtained about possible interactions of DBHs with amino acids, a contribution to the entailed literature. Halogen substituted DBHs were analyzed identifying their probable interaction with amino acids of Heliothis virescens ecdyson receptor ligand binding domain (HvEcR-LBD), analysis extended to S. exigua (SeEcR-LBD) / Doutorado / Físico-Química / Doutor em Ciências

Orientadores: Yuji Takahata, Rogerio Custodio / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-14T14:03:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Oliveira_KesleyMoraesGodinhode_D.pdf: 5766531 bytes, checksum: 5d60e17b9a5062a054d9bb7de66054f4 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: O objeto de estudo desta tese é a forma mais severa e letal de Leishmaniose: a Leishmaniose Visceral, LV, cujo principal agente etiológico é a espécie Leishmania donovani. O objetivo deste trabalho é o desenvolvimento de modelos Quantitativos das Relações Estrutura-Atividade para duas séries de compostos com atividade antileishmaniose contra formas amastigotas de Leishmania donovani. A primeira série envolve vinte e um análogos de nucleosídeos pirazolo-pirimidínicos e a segunda série compreende oito antifúngicos. Para garantir a robustez dos modelos, além dos compostos que compõem as respectivas séries, foram selecionadas moléculas com conhecida atividade contra LV para compor um conjunto de teste e avaliar a capacidade de previsão dos respectivos modelos. Para a série dos nucleosídeos foram desenvolvidos modelos de regressão logística e árvore de classificação. Em ambas as abordagens os descritores Mor26v e o GAP(HOMO, HOMO-1) se mostraram relevantes para a explicação da atividade leishmanicida destes compostos. O modelo de regressão logística atingiu 90,5% para acurácia de classificação para o conjunto de trabalho e 58% para o conjunto de teste após a análise do domínio de aplicabilidade do modelo. O modelo para árvore de classificação alcançou 95% para acurácia de classificação para o conjunto de trabalho e 83% para o conjunto de teste. Para a série dos antifúngicos foi utilizado um modelo de regressão linear múltipla onde a energia eletrônica e a área da superfície polar se mostraram importantes para a atividade leishmanicida da série. Os valores previstos exibem 98% de correlação com os valores experimentais. Os valores encontrados para o conjunto de teste também estão de acordo com a literatura. Finalmente, novos compostos foram propostos para síntese e avaliação da atividade leishmanicida. / Abstract: The object of study of this thesis is the most severe and lethal form of leishmaniasis: visceral leishmaniasis, LV, whose main etiological agent is the species Leishmania donovani. The goal of this work is the development of Quantitative Structure-Activity Relationship models for two series of compounds presenting antileishmanial activity against amastigotes of Leishmania donovani. The first series includes twenty-one analogues of pyrazolo-pyrimidine nucleosides and the second series comprises eight antifungals. To ensure the robustness of the models, in addition to the compounds that make up their series, molecules with known activity against LV were selected to compose a testset and evaluate the predictive power of their models. For the series of nucleosides logistic regression models and tree classification were developed. In both approaches, the Mor26v and GAP(HOMO, HOMO-1) descriptors were relevant to explain the leishmanicidal activity of these compounds. The logistic regression model reached 90.5% for classification accuracy to the workingset and 58% for testset after analysis of the domain of applicability of the model. The classification tree model reached 95% for classification accuracy of the workingset and 86% for the testset. A multiple linear regression model was applied to the series of antifungal agents. The electron energy and polar surface area were important for the leishmanicidal activity of this series. The predicted values showed 98% of correlation with the experimental values. The values found for the testset are also in agreement with the literature. Finally, new compounds were proposed for synthesis and evaluation of leishmanicidal activity. / Doutorado / Físico-Química / Doutor em Ciências

Orientador: Marcia Miguel Castro Ferreira / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-15T02:36:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Melo_EduardoBorgesde_D.pdf: 5803988 bytes, checksum: 6377ba7d02209df67db56420a1568312 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Apesar da implantação da HAART, existe uma necessidade contínua de novos agentes anti- HIV. Os inibidores da enzima HIV-1 integrase (HIV-IN) constituem um dos mais recentes avanços na luta conta a AIDS. A principal abordagem utilizada nessas pesquisas são os métodos relacionados ao planejamento de fármacos auxiliados por computador (CADD). Neste trabalho, foram realizados três estudos QSAR (2D, 4D e híbrido) utilizando um conjunto de treinamento formado por 85 compostos descritos como inibidores da reação de transferência de fita catalisada pela HIV-IN. No estudo QSAR-2D, foram utilizados 1291 descritores físico-químicos obtidos por diversos programas. Para o estudo QSAR-4D, perfis de amostragem conformacionais (PACs) foram obtidos com o programa de dinâmica molecular Gromacs 4, e 65.856 descritores de campo (Coulomb e Lennard-Jones) foram obtidos a partir do programa LQTA-QSAR. As seleções de variáveis foram realizadas pela metodologia Ordered Predictors Selection (OPS), e os modelos foram construídos utilizando regressão por quadrados mínimos parciais (PLS). Na etapa de QSAR-2D, foi realizado um estudo preliminar com 33 compostos com baixa variabilidade estrutural e 167 descritores de mais simples interpretação. O modelo obtido foi formado por duas variáveis latentes e quatro descritores. Esse modelo apresentou uma relação direta com o mecanismo de inibição mais aceito. Já para o modelo com o conjunto completo, foram selecionados quatro descritores, porém de difícil interpretação, provavelmente devido à grande variabilidade estrutural do conjunto de treinamento. Já para o modelo QSAR-4D, uma relação direta com o mecanismo de inibição, com descritores correspondentes à interação com os co-fatores metálicos e com a alça hidrofóbica do sítio de ligação da HIV-IN, também pôde ser traçada. Todos os modelos apresentaram qualidade estatística aceitável, com boas capacidades de predição interna e robustez, além de não apresentarem correlação ao acaso. Já o modelo híbrido, construído com alguns dos descritores selecionados nos estudos anteriores, possui alta qualidade estatística, mas é inferior ao modelo QSAR-4D. Logo, ao serem considerados os resultados obtidos, conclui-se que os objetivos da tese foram alcançados e que os modelos obtidos apresentaram grande potencial para proposição de novos inibidores da HIV-IN. / Abstract: Despite the HAART implantation, there is a continuous need to search for new anti-HIV agents. The HIV-1 integrase (HIV-IN) inhibitors are one of the most recent breakthrough in AIDS research. So, the computer aides-drug design (CADD) related methods have been the main approach used in the research of such class of drugs. In this work, three QSAR studies (2D, 4D and hybrid), with a training set, consisted of 85 inhibitors of strand transfer (ST) reaction catalyzed by HIV-IN. In the 2D-QSAR study, 1,291 physicochemical descriptors were obtained by several programs. For the 4D-QSAR study, the conformational essembles profiles (CEPs) were obtained by the molecular dynamic program Gromacs 4. With the LQTA-QSAR program, 65,856 descriptors (Coulomb and Lennard-Jones) were obtained. In both the studies, the variable selections were carried out according to the Ordered Predictors Selection (OPS) method while the models were composed with Partial Least Squares (PLS) regression. In the 2D-QSAR step, a preliminary study with 33 compounds with low structural variability and 167 descriptors of more simple interpretation was developed. The obtained model was based on two latent variables and four descriptors. But, for the model with a complete set, there were four selected descriptors, although the difficult interpretation, probably due to the great structural variability of the training set. On the other hand, a direct relation with the inhibition mechanism could be traced for the 4D-QSAR model, including descriptors related with the interaction with the metallic co-factors and with the hydrophobic loop, placed in the binding site of HIV-IN. All the models showed an acceptable statistic quality, with good capacity of internal prediction and robustness. Moreover, the models did not present any randomized correlation. But, the hybrid model, built with some of descriptors selected in both studies, although it also has high statistic quality, is inferior to the 4D-QSAR model. Hence, considering the good obtained results, it can be concluded that the purposes of this thesis were achieved and that the models present a great potential to propose new HIV-IN inhibitors. / Doutorado / Físico-Química / Doutor em Ciências

Orientador: Wanda Pereira Almeida / Tese (doutorado) - Universiade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-20T10:19:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Motta_LuizFrederico_D.pdf: 7487995 bytes, checksum: 147ff46d24e06394d18af036b2472d1e (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: O objetivo do presente trabalho foi identificar os principais descritores dos derivados análogos de chalcona com intuito de correlacionar com a atividade anti-Candida albicans. A incidência de infecções sistêmicas por C. albicans vem crescendo bastante nos últimos anos, particularmente nos casos de HIV e também em função do aumento da resistência ao arsenal terapêutico existente. Realizamos um estudo QSAR-2D, obtendo um modelo multidimensional pelo método PLS. O modelo obtido possui quatro descritores: refratividade molar, potencial de ionização, comprimento molecular e Verloop B4(A). Com apenas 3 variáveis latentes (PCs), foi capaz de acumular 96,14% da informação original, elucidando 85% da variância total e predizendo 78% da atividade biológica. O modelo proposto possui bom grau de ajuste e significância estatística (R = 0,776 e SEC = 0,229). Os métodos LOO cross-validation, LNO cross-validation, Y-randomization e a validação externa indicaram que o modelo é significante, robusto e possui elevada previsibilidade interna e externa. Levando em consideração o modelo QSAR-2D, propusemos a síntese de novos análogos de chalcona. Realizamos a síntese de 28 chalconas alvo derivadas de aldeídos aromáticos, empregando-se a condensação de Claisen-Schmidt, e avaliamos a atividade anti-Candida albicans. Os compostos foram caracterizados estruturalmente por métodos espectrométricos. Das 28 chalconas alvo, 18 são inéditas. Os rendimentos químicos variaram entre 53% e 98%. Com relação à avaliação da atividade antifúngica, foi realizado o teste de difusão em disco para todos os compostos, empregando o meio RPMI 1640 e seguiram-se os protocolos padrões publicados no documento M27-A2 (CLSI, 2002). As chalconas que apresentaram halo de inibição > 10 mm foram consideradas ativas, e a CIM e CFM foram determinadas pelo método da microdiluição em caldo. O estudo QSAR-2D corroborou o resultado experimental observado. A chalcona mais ativa apresentou CIM = 9 mg/mL, e no teste de citotoxicidade para células 3T3 não mostrou atividade, sugerindo toxicidade seletiva. A chalcona mais ativa apresentou um perfil Drug Likeness e Drug Score baixo em relação ao fluconazol, mas sobreviveu à Regra de Lipinski apresentando biodisponibilidade oral. O MEP, MDEHOMO e MDELUMO da chalcona mais ativa revelou que o orbital HOMO é evidenciado na carbonila, que o carbono C4 possui orbital LUMO e potencial eletrostático positivo, indicando que a chalcona possui centro eletrofílico em C4 sujeito à ocorrência de ataques nucleófilos. O MDEHOMO da glutationa reduzida revelou que o orbital HOMO está no átomo de enxofre do grupo sulfídrila do aminoácido cisteína. Em função da ocorrência do mecanismo de ressonância, as chalconas possuem uma estrutura química com centro eletrofílico no carbono C4, o que indica provável interação entre o orbital HOMO do átomo de enxofre da GSH e o orbital LUMO do carbono C4 da chalcona resultando em ligação covalente e na formação de conjugado glutationa-chalcona. A diminuição na concentração de glutationa reduzida no meio intracelular do fungo resulta em stress oxidativo celular e, portanto morte da Candida albicans / Abstract: The objective of this study is to identify the main descriptors of the derivatives of chalcone analogues with the aim to correlate with the activity anti-Candida albicans. The incidence of systemic infection by C. albicans has increased greatly in recent years, particularly in cases of HIV and also due to increased resistance to existing therapeutic arsenal. We performed a study QSAR-2D, obtained a multidimensional model by PLS method. The obtained model has four descriptors: molar refractivity, ionization potential, molecular length and Verloop B4 (A). With only three latent variables (PCs), was able to earn 96.14% of the original data, explaining 85% of the total variance and predicting 78% of biological activity. The proposed model has a good degree of fit and statistical significance (R = 0.776 and SEC = 0.229). The methods LOO cross-validation, LNO cross-validation, Y-randomization and external validation indicated that the model is significant, robust and has high internal and external predictability. Taking into account the model QSAR-2D, we proposed the synthesis of new analogues of chalcone. We performed the synthesis of 28 chalcones target derived from aromatic aldehydes, using the Claisen-Schmidt condensation, and evaluated the activity anti-Candida albicans. The compounds were characterized by spectrometric methods. Of the 28 chalcones target, 18 are new. The chemical yields ranged between 53% and 98%. Regarding the evaluation of antifungal activity, we performed the disk diffusion test for all compounds, using the RPMI 1640 and followed standard protocols published in document M27-A2 (CLSI, 2002). The chalcones that presented inhibition halo > 10mm were considered active, and the CIM and CFM were determined by broth microdilution. The study QSAR-2D corroborated with the observed experimental result. The most active chalcone showed MIC = 9 mg/mL, and the test of cytotoxicity to 3T3 cells had no activity, suggesting selective toxicity. The chalcone most active gave an overview Drug Likeness and Drug Score low in relation to fluconazole, but survived the Lipinsky Rule of presenting oral bioavailability. The MEP, MDEHOMO and MDELUMO of chalcone most active shown that the HOMO orbital is evidenced in the carbonyl, the carbon C4 has the LUMO orbital and a positive electrostatic potential, indicating that the chalcone has electrophilic center in C4 subject to the occurrence of nucleophilic attack. The MDEHOMO of reduced glutathione revealed that the HOMO orbital on sulfur atom of the sulfhydryl group of the amino acid cysteine. Because the occurrence of the resonance mechanism, the chemical structure of chalcones have a carbon C4 electrophilic, indicating a probable interaction between the HOMO orbital of the sulfur atom of GSH and the LUMO orbital of the carbon C4 of chalcone resulting covalent bond and the formation of glutathione-chalcone conjugated. The decrease in the concentration of reduced glutathione in the intracellular environment of the fungus results in cellular oxidative stress and therefore the death of Candida albicans / Doutorado / Físico-Química / Doutor em Ciências

Con el fin de relacionar la estructura y la actividad de series de compuestos, es importante usar descriptores moleculares relevantes. Los descriptores GRIND y VolSurf pertenecen a una nueva familia de descriptores llamado libre de alineamiento. Es decir, que no necesitan alinear los compuestos con el fin de comparar sus campos de interacciones molecular. En este estudio se ha aplicado esos descriptores para la selección de reactivos químicos a partir de una amplia base de datos. La selección se ha echo mediante un protocolo que permite maximizar la diversidad de la muestra y así obtener unos compuestos muy informativos. También se ha desarrollado nuevos descriptores de forma que están basado en los cambios de curvatura de la superficie molecular. Los resultados obtenidos indican que los nuevos descriptores de forma se integran muy bien en los descriptores GRIND originales y que permiten identificar los efectos de forma tanto favorable como desfavorable. Además, se ha desarrollado nuevos descriptores libre de alineamiento llamado 'anchor-GRIND' que usan un átomo de cada molécula como punto de referencia para la comparación de los campos de interacciones molecular. Los descriptores 'anchor-GRIND' permiten una descripción mas precisa y mas sencilla que los descriptores GRIND lo que los hace mas relevante para el análisis de ciertas familias de compuestos. / In order to correlate the differences of structure with the differences of activity of series of compounds, it is important to use relevant molecular descriptors. The GRIND and VolSurf descriptors belong to the so-called alignment-free descriptors family. In other words, they do not require to align the compounds in order to compare its molecular interaction fields. In this study, we applied these descriptors to the selection of chemical reagent from a database of compounds. The selection has been done following a protocol which allows to maximize the diversity of the sample and so to obtain some compounds highly informative. In addition we developed new shape descriptors which are based on the changes of curvature of the molecular surface. The results obtained show that the new shape descriptors are well integrated in the original GRIND descriptors. Furthermore, we designed new alignment-free descriptors called 'anchor-GRIND' which use one atom of each molecule as a reference point for the comparison of the molecular interaction fields. The 'anchor-GRIND' descriptors allow a more precise and more simple description than the GRIND descriptors, which makes them more relevant for the analysis of some families of compounds.