Made available in DSpace on 2014-06-12T23:03:15Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo9298_1.pdf: 10896298 bytes, checksum: 57929e1373c32b8a62e0afb56b85d2af (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2004 / Este trabalho tem em vista um estudo sistemático para a determinação de um modelo QSAR-3D para uma série homóloga de pirimidinas substituídas, cujas atividades anti-inflamatórias são conhecidas. Estudos preliminares de QSAR clássica, incluindo parâmetros calculados pelo método AM1, mostraram a importância de parâmetros eletrônicos na previsão, bem sucedida, de um novo composto mais ativo. Devido à dependência dos parâmetros eletrônicos dos modelos QSAR com a geometria e função de onda utilizada, foi realizada uma investigação sistemática do nível de cálculo e do conjunto de base na etapa inicial deste trabalho. A molécula não substituída (5h) foi selecionada como modelo para os demais compostos da série e, inicialmente, cálculos de orbitais moleculares em níveis AM1, HF e DFT e MP2 foram realizados para as funções de base com e/ou sem funções difusas e de polarização através do programa G98. A análise quimiométrica e comparações com dados de cristalografia de raio-X de sistemas similares sugeriram o emprego do método DFT-BP86/6-31G** para o estudo das demais moléculas desta série. Após a determinação do método e da função de base a serem utilizados, fez-se um estudo conformacional para determinação das geometrias de equilíbrio das pirimidinas substituídas e então foi avaliado o efeito da otimização completa ou parcial da geometria destas moléculas sobre a distribuição de cargas CHelpG, utilizando-se o método quimiométrico PCA. Por último, foi o estudo da SPE desta série para as moléculas totalmente otimizadas. Nesta etapa foram utilizados os níveis de cálculo AM1 e BP86/6-31G** para se avaliar o efeito da metodologia de cálculo na estimativa da SPE a partir de uma mesma geometria de equilíbrio. Utilizou-se o programa ALINHAMOL para estabelecer a geometria sob a qual seriam realizados os cálculos da SPE com o programa G98. Em seguida, o programa CAMOL foi utilizado para gerar uma matriz de dados do PE com a qual se desenvolveram os procedimentos de QSAR-3D. Foi feita uma análise sistemática da influência das variáveis de execução deste programa (valores de corte, etc.) na qualidade dos modelos quimiométricos (PCA e PLS) obtidos posteriormente. Nossos resultados indicaram que há um grande comprometimento entre o método/função de base e a SPE, uma vez que o padrão do gráfico dos escores de PC1 versus PC2 dependerá de maneira significativa da escolha da metodologia de cálculo. Já a análise de regressão, mostrou que não há grande influência das variáveis do programa CAMOL (VCDS e VCIS) com a qualidade de previsão dos modelos obtidos

Uma etapa essencial no ciclo de vida do vírus HIV é a integração do DNA viral no cromossomo hospedeiro. Essa etapa é catalisada pela enzima integrase (IN) de 32-kDa. HIV-1 IN é um importante e validado alvo, e as drogas que inibem seletivamente a enzima, quando utilizadas em combinação com os inibidores da transcriptase reversa (RT) e protease (PR), são consideradas altamente eficazes em suprimir a replicação viral. IN catalisa dois processos enzimáticos designados por 3\' processamento e transferência de DNA. Agentes ativos contra integrase, inibindo a etapa de transferência da vertente já estão em fase clínica. O fármaco Raltegravir® é o primeiro nesta nova classe. Os ensaios clínicos no tratamento em novos pacientes têm uma atividade anti-retroviral potente e bem tolerado. Dada a sua potência, segurança e novo mecanismo de ação, os inibidores da integrase representam um importante avanço terapêutico contra o HIV-1. Na presente tese de doutorado, foram realizados estudos quimiométricos utilizando descritores teóricos e QSAR bi- (2D) e tridimensionais (3D) empregando, respectivamente, as técnicas holograma QSAR (HQSAR) e a análise comparativa dos campos moleculares (CoMFA), visando à geração de modelos preditivos para um conjunto de inibidores da integrase do vírus HIV-1. Modelos de QSAR com boa consistência interna, habilidade preditiva e estabilidade foram obtidos em todos os casos. Os modelos gerados, associados às informações obtidas pelos mapas de contribuição 2D e de contorno 3D, são guias químico-medicinais úteis no planejamento de novos inibidores mais potentes e seletivos da integrase do HIV-1. / An essential step in the HIV life cycle is integration of the viral DNA into the host chromosome. This step is catalyzed by a 32-kDa viral enzyme HIV integrase (IN). HIV-1 IN is an important and validated target, and the drugs that selectively inhibit this enzyme, when used in combination with reverse transcriptase (RT) and protease (PR) inhibitors, are believed to be highly effective in suppressing the viral replication. IN catalyzes two discrete enzymatic processes referred as 3\' processing and DNA strand transfer. Agents active against HIV-1, which target the viral integrase by inhibiting the strand transfer step of integration, have now initialized the clinical trials. The Raltegravir® is the first drug in this new class. Clinical trials in treatment-experienced and in treatment-naive patients have shown that raltegravir-containing regimens have potent antiretroviral activity and are well tolerated. Given their potency, safety and novel mechanism of action, integrase inhibitors represent an important advance in HIV-1 therapy. In the present thesis, Bi- and Tridimensional Quantitative Structure-Activity Relationship (QSAR) studies were performed applying chemometric methods based on theoretical descriptors, Comparative Molecular Field Analysis (CoMFA) and Holograma QSAR (HQSAR) techniques, aiming to generate predictive models for a large set of HIV-1 IN inhibitors. QSAR models presenting good internal consistency, predictive power and stability were obtained in all cases. The final models along with the information resulted by 2D contribution and 3D contour maps should be useful in the design of new inhibitors with increased potency and selective within the chemical diversity of the data.

<p style="text-align: justify;">Reverzno-faznom tečnom hromatografijom pod visokim pritiskom primenom dva sistema<br />rastvarača ispitano je pona&scaron;anje i hromatografska lipofilnost prirodnih stiril laktona 7-(+)-<br />goniofufurona, 7-epi-(+)-goniofufurona, krasalaktona B i C i dvadeset njihovih<br />novosintetizovanih derivata i analoga. U ranijim ispitivanjima pokazalo se da ova jedinjenja<br />imaju veliki biolo&scaron;ki potencijal jer pokazuju zapaženu citotoksičnost prema vi&scaron;e humanih<br />tumorskih ćelijskih linija. Hromatografsko pona&scaron;anje jedinjenja uglavnom je u skladu sa<br />njihovom strukturom. Ustanovljene su linearne veze između hromatografskih retencionih<br />konstanti i većine in silico parametara lipofilnosti. Primenom hemometrijske QSRR analize<br />utvrđeni su veoma dobri multi linearni regresioni prediktivni modeli kvantitativne zavisnosti<br />između eksperimentalno dobijene hromatografske retencione konstante, koja defini&scaron;e<br />retenciju jedinjenja u čistoj vodi i in silico molekulskih deskriptora odnosno strukture<br />jedinjenja. Lipofilnost jedinjenja ima najveći uticaj na njihove farmakokinetičke, tj. ADME<br />(apsorpcija, distribucija, metabolizam, eliminacija) osobine. Definisani su i statistički<br />potvrđeni najbolji multi linearni regresioni modeli zavisnosti farmakokinetičkih parametara<br />stiril laktona i od drugih molekulskih deskriptora. In vitro citotoksična aktivnost jedinjenja<br />evaluirana je prema četiri nove humane maligne ćelijske linije: kancer prostate (PC3), kancer debelog creva (HT-29), melanom (Hs294T), adenokancer pluća (A549). Najaktivnije<br />novosintetizovano jedinjenje je triciklični 4-fluorocinamatni analog, koji ispoljava<br />nanomolarnu aktivnost (IC₅₀ 2,1 nM) prema ćelijama melanoma i aktivniji je preko 2250 puta od komercijalnog antitumorskog agensa doksorubicina (DOX). SAR analizom utvrđena je zavisnost između strukture i biolo&scaron;ke aktivnosti jedinjenja. Molekulskim dokingom ispitana je veza stiril laktona i ciljanog proteina značajnog za kancer prostate. Jedinjenja sa visokom inhibitornom aktivno&scaron;ću prema ćelijama kancera prostate imaju visok doking skor i mogu graditi koordinativno-kovalentnu vezu sa Fe²+jonom prisutnim u aktivnom centru enzima. 3D-QSAR analizom, koja je izvedena metodama komparativnih polja CoMFA i CoMSIA, formiran je značajan prediktivni model između hemijske strukture i biolo&scaron;ke aktivnosti stiril laktona.</p> / <p>The behavior and the chromatographic lipophilicity natural styryl lactone 7-(+)-<br />goniofufurone, 7-epi-(+)-goniofufurone, crassalactones B and C and twenty of their newly<br />synthesized derivatives and analogs were examined using reverse-phase high performance liquid chromatography in the two solvent systems. In previous studies it has been shown that these compounds have great biological potential toward several human tumor cell lines. Chromatographic behavior of the compounds is generally in accordance with their structure. The relationships between the chromatographic retention constants and the majority of their in silico lipophilicity parameters are linear. The application of chemometric QSRR analysis determined very good multiple linear regression predictive models of quantitative correlation between experimentally obtained chromatographic retention constant, which determines the retention of the compound in pure water and in silico molecular descriptors, i.e. the structure of the compound. The lipophilicity of the compounds has a major influence on their pharmacokinetics, i.e. ADME (absorption, distribution, metabolism, elimination) properties. The best multi-linear regression models depending on the pharmacokinetic parameters of styryl lactone and other molecular descriptors have been defined and statistically validated. In vitro cytotoxic activity of the compounds was evaluated according to four novel human malignant cell lines: prostate cancer (PC3), colon cancer (HT-29), melanoma (Hs294T), lung adenocarcinom (A549). The most active compound was tricyclic 4-fluorocinnamic analog, which exhibits a nanomolar activity (IC50 2,1 nM) toward melanoma cells. This compound is over 2250 times more active than commercial antitumor agent doxorubicin (DOX). SAR analysis has revealed a correlation between the structure and the biological activity of the compounds. Using the molecular docking the relationship of the styryl lactone and the target protein important for prostate cancer was examined. The compounds with high inhibitory activity against prostate cancer cells have a high docking score and are capable to form a coordinative-covalent bond with a Fe2+ ion present in the active centre of the enzyme. 3DQSAR analysis, which was performed by methods of comparative CoMFA and CoMSIA fields, has formed a good predictive model between chemical structure and biological activity of the styryl lactone.</p>

Uma etapa essencial no ciclo de vida do vírus HIV é a integração do DNA viral no cromossomo hospedeiro. Essa etapa é catalisada pela enzima integrase (IN) de 32-kDa. HIV-1 IN é um importante e validado alvo, e as drogas que inibem seletivamente a enzima, quando utilizadas em combinação com os inibidores da transcriptase reversa (RT) e protease (PR), são consideradas altamente eficazes em suprimir a replicação viral. IN catalisa dois processos enzimáticos designados por 3\' processamento e transferência de DNA. Agentes ativos contra integrase, inibindo a etapa de transferência da vertente já estão em fase clínica. O fármaco Raltegravir&reg; é o primeiro nesta nova classe. Os ensaios clínicos no tratamento em novos pacientes têm uma atividade anti-retroviral potente e bem tolerado. Dada a sua potência, segurança e novo mecanismo de ação, os inibidores da integrase representam um importante avanço terapêutico contra o HIV-1. Na presente tese de doutorado, foram realizados estudos quimiométricos utilizando descritores teóricos e QSAR bi- (2D) e tridimensionais (3D) empregando, respectivamente, as técnicas holograma QSAR (HQSAR) e a análise comparativa dos campos moleculares (CoMFA), visando à geração de modelos preditivos para um conjunto de inibidores da integrase do vírus HIV-1. Modelos de QSAR com boa consistência interna, habilidade preditiva e estabilidade foram obtidos em todos os casos. Os modelos gerados, associados às informações obtidas pelos mapas de contribuição 2D e de contorno 3D, são guias químico-medicinais úteis no planejamento de novos inibidores mais potentes e seletivos da integrase do HIV-1. / An essential step in the HIV life cycle is integration of the viral DNA into the host chromosome. This step is catalyzed by a 32-kDa viral enzyme HIV integrase (IN). HIV-1 IN is an important and validated target, and the drugs that selectively inhibit this enzyme, when used in combination with reverse transcriptase (RT) and protease (PR) inhibitors, are believed to be highly effective in suppressing the viral replication. IN catalyzes two discrete enzymatic processes referred as 3\' processing and DNA strand transfer. Agents active against HIV-1, which target the viral integrase by inhibiting the strand transfer step of integration, have now initialized the clinical trials. The Raltegravir&reg; is the first drug in this new class. Clinical trials in treatment-experienced and in treatment-naive patients have shown that raltegravir-containing regimens have potent antiretroviral activity and are well tolerated. Given their potency, safety and novel mechanism of action, integrase inhibitors represent an important advance in HIV-1 therapy. In the present thesis, Bi- and Tridimensional Quantitative Structure-Activity Relationship (QSAR) studies were performed applying chemometric methods based on theoretical descriptors, Comparative Molecular Field Analysis (CoMFA) and Holograma QSAR (HQSAR) techniques, aiming to generate predictive models for a large set of HIV-1 IN inhibitors. QSAR models presenting good internal consistency, predictive power and stability were obtained in all cases. The final models along with the information resulted by 2D contribution and 3D contour maps should be useful in the design of new inhibitors with increased potency and selective within the chemical diversity of the data.

Submitted by Pós graduação Farmácia (ppgfar@ufba.br) on 2017-05-25T21:30:27Z No. of bitstreams: 1 Dissertação_Francielle_Martins_de_Melo.pdf: 8569126 bytes, checksum: 689445a6dfb52e31c7a720c2f317cd6c (MD5) / Approved for entry into archive by Patricia Barroso (pbarroso@ufba.br) on 2017-05-29T17:24:11Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissertação_Francielle_Martins_de_Melo.pdf: 8569126 bytes, checksum: 689445a6dfb52e31c7a720c2f317cd6c (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-29T17:24:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertação_Francielle_Martins_de_Melo.pdf: 8569126 bytes, checksum: 689445a6dfb52e31c7a720c2f317cd6c (MD5) / CNPq / A doença de Chagas é uma doença negligenciada de grande impacto sobre a população da América Latina. No Brasil estima-se que aproximadamente 50.000 novos casos de doença de Chagas ocorram anualmente e que cerca de 2.500.000 indivíduos estejam infectados. Apesar disso, o arsenal terapêutico disponível para o tratamento da doença (nifurtimox e benzonidazol) apresenta pouca ação sobre a fase crônica e sérios efeitos colaterais. Além disso já foi relatado o aparecimento de cepas resistentes aos medicamentos disponíveis. Diante desses fatos, torna-se importante a identificação de novos protótipos a fármacos ativos contra a fase crônica da doença. Sabe-se que antifúngicos azólicos (posaconazol, ravuconazol, itraconazol e cetoconazol) inibem a enzima lanosterol 14 alfa-desmetilase do Trypanosoma cruzi e por essa razão impedem a síntese do ergosterol, o principal esterol de membrana do parasita. Moléculas com esse perfil de atividade são ativas contra a forma amastigota do parasito, apresentando resultados positivos no tratamento da fase crônica da doença de Chagas. Esses dados sugerem que o desenvolvimento de novos inibidores da via do ergosterol é uma alternativa interessante para o tratamento da doença de Chagas. Visando contribuir para esse objetivo foram desenvolvidos modelos de QSAR 2D e 3D para um conjunto de 155 moléculas ativas contra T. cruzi. Modelos de QSAR 2D, baseado, em descritores bidimensionais (r2= 0,86, q2=0,9, r2pred=0,84, com 4PCs) e Holograma moleculares (r2= 0,85, q2=0,91, r2pred=0,82, com 6PCs) apresentam parâmetros estatísticos satisfatórios e sugerem que propriedades estéreas da amina ligada a anel aromático estão relacionadas com aumento na atividade dos compostos, enquanto que ramificações estruturais tem o efeito contrário. Visando complementar o estudo das exigências estéreas e eletrônicas que determinam a atividade biológica dos derivados azólicos estudados, foram desenvolvidos modelos de QSAR 3D pela técnica de análise comparativa de campos moleculares (CoMFA). O modelo do alinhamento realizado pelo acoplamento molecular propiciou poder preditivo satisfatório (q2 = 0,74, r2 = 0,92, r2pred = 0,70, com 5 PCs). O modelo realizado pelo alinhamento por similaridade morfológica dos 5 ligantes de maior atividade proporcionou maior poder preditivo (q2= 0,75, r2=0,91, r2pred=0,77, com 6PCs). A análise dos mapas de contorno sugere que a amina primária ligada ao anel aromático tem contribuição estérea e eletrônica importante, assim como substituintes na posição meta do anel p-anilina. O anel fenil na posição meta, assim como o anel imidazol podem diminuir a atividade dos compostos. As informações obtidas através dos modelos quimiométricos descritos acima são de suma importância para guiar o planejamento de moléculas mais potentes contra T. cruzi. / Chagas´ disease has a major impact over the population of Latin America. This neglected disease affects 2,500.000 patients and approximately new 50,000 cases are identified annually. Despite that, there are few drugs available to treat this ailment (nifurtimox and benznidazole), which are not effective against the chronic phase and show many side-effects. In addition, drug-resistant strains have been reported. These facts underscore the importance of discovering lead compounds that are active against the chronic phase of Chagas´ disease. Antifungal compounds such as posaconazole, revuconazole and cetoconazole also inhibit the lanosterol 14- demethylase from Trypanosoma cruzi, thus blocking the ergosterol pathway. Moreover, such compounds are active against amastigote T. cruzi and show promising results for chronic Chagas´ disease treatment. Therefore, developing new ergosterol biosynthesis inhibitors has been considered as a good strategy to improve Chagas´ disease treatment. Aiming at this goal, 2D and 3D QSAR models were built for a dataset of 155 compounds that had been assayed against T. cruzi. 2D-QSAR models built with topological descriptors (r2= 0.86, q2=0.9, r2pred=0.84, with 4PCs) or molecular hologram (r2= 0.85, q2=0.91, r2pred=0.82, with 6PCs) show reasonable statistics parameters and suggest that steric properties from the NH2 bound to phenyl ring increase potency, whereas moieties branching has the opposite effect. In order to further investigate the steric and electronic requirements for biological activity, 3D-QSAR models were developed by Comparative Molecular Field Analysis (CoMFA). The model of alignment by docking presented good predictive model (q2 = 0,74, r2 = 0,92, r2pred = 0,70, com 5 PCs). The model of alignment by morphological similarity towards the 5 most activity compounds presented most predictive model (r2= 0.75, q2=0.91, r2pred=0.77, with 6PCs). Contour map analysis not only supports the hypothesis that NH2 bound to phenyl has a positive steric or eletronic contribution to activity but also meta substitute on p-aniline. The ring phenil in the position meta as well as the ring imidazole would reduce the activity. The information gathered from all these models shall be useful to guide the development of second generation molecules with increased potency against T. cruzi.

Neste trabalho foi preparada uma série de onze brometo de 2-[(4-X-benzamido) etil]benzildimetilamônio, compostos I.1-I.11, série I, estruturalmente análogos à procainamida, não descritos na literatura. Os valores do coeficiente de partição, log Papp7.40, destes compostos foram determinados pelo método shake-flask e foram utilizados como parâmetro lipofílico experimental. Os valores de deslocamento químico do grupamento carbonila, &#948; 13 C=O, foram determinados e foram determinados cm um espectrómetro de ressonância magnética nuclear a 75 MHz. Adicionalmente, outros parâmetros físico-químicos foram retirados da literatura: &#960;, &#963;p, &#932;, R e MR4 ou obtidos por cálculo: log Pcalc e &#960;exp. Os valores da concentração inibitória média (IC50) capaz de reduzir a contração máxima a 50% no período de 15 minutos, foram determinados em preparações nervo frênico-músculo diafragma de camundongos. Para verificar a natureza e a contribuição relativa dos parâmetros físico-químicos frente ao bloqueio da transmissão neuromuscular foi feito uma análise de QSAR, obtendo-se equações, usando análise de regressão linear. As análises de QSAR sugerem uma dependência positiva da lipofilicidade para o bloqueio da transmissão neuromuscular expresso por pIC50, segundo o modelo proposto expresso pela equação: (Ver arquivo PDF). / In this work, a set of eleven 2-[(4-X-benzamido)ethyl]benzyl dimethylammonium bromide structurally related to procainamide was synthesized. The apparent partition coefficient values were determined by means of \"shake-flask method and were taken as lipophilic parameters. The carbonyl chemical shifts values were determined in methanol-d4 and taken as electronic parameters. Additionally, physicochemical parameters were either taken from literature: &#960;, &#963;p, &#932;, R e MR4 or calculated: log Pcalc and &#960;exp. The median inhibitory concentration values (IC50) able to reduce maximal contraction to 50% at 15 minutes was determined in phrenic nerve-diafragm muscle preparation of mices. In order to verify the nature and relative contribution of the physicochemical parameters to neuromuscular blockage, QSAR equations were derived using regression analysis. The obtained QSAR model, expressed by the equation below, suggest that lipophilicity term plays an important role to neuromuscular blockage. (See files PDF).

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.

A reemergência de algumas bactérias Gram-positivas, em particular, do gênero Staphylococcus, como principal foco causador de infecções hospitalares, tem se intensificado nas últimas décadas, e, apesar da existência de potentes fármacos voltados para o tratamento de infecções causadas por este gênero de bactéria, as taxas de morbidade e mortalidade prevalecem com perfil crescente. Além disso, um grande problema associado a cepas de MRSA (Methicillin-Resistant Staphylococcus aureus) é o fenótipo de multi-resistência, característica que confere a este microrganismo resistência não apenas à meticilina como também a uma série de outros fármacos, exceto frente à vancomicina e à teicoplanina. Muito tem se feito, mas ainda são poucos os resultados efetivamente aplicáveis no tratamento de infecções com caráter de multi-resistência, justificando, desta forma, a necessidade de desenvolvimento de sucedâneos que sejam consideravelmente mais efetivos para a solução deste problema. Baseado nestes fatos, a proposta deste estudo envolveu o planejamento, síntese, identificação e estudos de QSAR (Quantitative Structure-Activity Relationships) em duas e três dimensões de derivados 5-nitro-2-tiofilidênicos com atividade antimicrobiana frente a cepas padrão e multi-resistente de Staphylococcus aureus. A escolha dos grupos substituintes foi realizada em duas etapas. Na primeira delas seguiu-se metodologia de substituição em anéis aromáticos proposta por Topliss para a otimização da bioatividade de compostos. Em uma segunda etapa, predominantemente quantitativa, foram selecionados mais alguns derivados baseando-se em faixa de hidrofobicidade ótima pré-determinada experimentalmente e na variação de efeito estérico dos grupos substituintes. Quatorze derivados 5-nitro-2-tiofilidênicos foram sintetizados, estruturalmente identificados e avaliados quanto à atividade antimicrobiana frente às cepas padrão (ATCC 25923) e multi-resistente (3SP/R33) de Staphylococcus aureus por determinação da concentração inibitória mínima empregando-se método de macrodiluição sucessiva em tubos. Salienta-se que a cepa 3SP/R33 se mostra resistente a dezenove antibióticos empregados na prática médica e apresenta suscetibilidade apenas à vancomicina. As concentrações inibitória e bactericida mínimas apresentadas pelos compostos sintetizados mostraram sofrer influência significativa da hidrofobicidade sobre as referidas atividades de acordo com os estudos de QSAR-2D e QSAR-3D, sendo os resultados obtidos para a cepa multi-resistente absolutamente compatíveis com os anteriormente determinados para a cepa padrão. Os estudos de QSAR-2D indicaram que a atividade antimicrobiana das 5nitro-2-tiofilideno benzidrazidas substituídas sofre influência significativa de duas propriedades físico-químicas que são a hidrofobicidade e a distribuição eletrônica. A relevância dos descritores estruturais &#963; e efe na determinação da atividade antimicrobiana, sinalizam que a distribuição eletrônica influencia fortemente o aumento da potência antimicrobiana dos compostos em estudo tanto pela influência dos efeitos indutivo e de ressonância na estrutura química do ligante, como também pelos campos moleculares gerados ao redor de grupos substituintes, sugerindo uma possível interação dos mesmos com uma área específica do sítio receptor. Nos estudos de QSAR-3D, foi evidenciado, em concordância com o estudo clássico anteriormente realizado, que a hidrofobicidade prevalece como propriedade de fundamental importância no estabelecimento da atividade antimicrobiana. Foi observada a importância da presença de regiões hidrofílicas pontuais nos compostos de forma a propiciar processos de solvatação e dessolvatação que são críticos na difusão através de membranas biológicas. Pode-se afirmar que a análise de QSAR, considerando os aspectos tridimensionais ligantes, ressaltou a necessidade de um balanço lipofílico-hidrofílico para um bom desempenho das 5-nitro-2-tiofilideno benzidrazidas &#961;-substituídas como agentes antimicrobianos. A partir dos resultados obtidos evidenciou-se, neste estudo, o forte potencial de derivados 5-nitro-2-tiofilidênicos como possível alternativa para o desenvolvimento racional, em nível molecular, de fármacos voltados para o tratamento de infecções causadas por cepas multi-resistentes de Staphylococcus aureus. / In the last decade, there has been a reemergence of Gram-positive bacteria, in particular Staphylococcus, which isconsidered one of the. most causing of nosocomial infections. Although potent antistaphylococcal drugs are available, this infection continues presenting increasing morbidity and mortality rates. Besides, a serious problem associated with MRSA (Methicillin-Resistant Staphylococcus aureus) is the phenotype of multidrug resistance, which is, resistance not only to methicillin but also to many other drugs, except to vancomycin and teicoplanin. Many efforts have been made in a tentative to reduce this problem, nevertheless there is only a few number of alternatives to combat Staphylococcus aureus multidrug-resistant strains, justifying the necessity of development of more effective compounds to the treatment of these infections. Based in these facts, the purpose of this study was the design, synthesis, structural identification and 2D-QSAR and 3D-QSAR (Quantitative Structure-Activity Relationships) studies of 5-nitro-2-thiophylidene derivatives with antimicrobial activity against multidrug-resistant strains of Staphylococcus aureus. The choice of substituent groups was made in two stages. The first stage comprises on application of Topliss operational scheme for aromatic substitution. In a second quantitative stage, more derivatives were selected according by hydrophobicity range previously determined. Other standard considered at the selection of substituent groups was the variation of steric effect. Fourteen 5-nitro-2-thiophylidene derivatives were synthesized, structural identified and tested against standard (A TCC 25923) and multidrug-resistant (3SP/R33) strains of Staphylococcus aureus. The Minimal Inhibitory Concentration, MIC, was determined using the serial dilution tests in two sequential stages. The 3SP/R33 strain is resistant to nineteen antimicrobial agents in use, except to vancomycin. The minimal inhibitory and bactericidal concentrations of synthesized compounds showed, according by 2D-QSAR and 3D-QSAR studies, a significant influence of hydrophobic properties on antimicrobial activity determination and the results obtained for multidrug-resistant strain were consistent with those determined for A TCC 25923 strain. 2D-QSAR studies showed that antimicrobial activity are mainly influenced by two physico-chemical properties: hydrophobicity and electronic distribution. The relevance of &#963; e ephe parameters on antimicrobial activity determination, denotes the contribution of inductive and resonance effects for the polar performed by the substituent groups, probably suggesting an interaction between them and specific receptor site. 3D-QSAR studies showed that hydrophobicity is a essential property to antimicrobial activity determination, sustained the same conclusions previously obtained by Hansch Analysis. It was observed a great concern of small hydrophilic regions distributed on derivatives in order to promote solvation and desolvation process, that have critical importance on diffusion process through the biological membranes. QSAR studies considering three-dimensional properties of ligands indicated the necessity of accurate hydrophilic-hydrophobic balance on nitrothiophene derivatives for their good performance as antimicrobial agents. The results obtained in this preliminary study have shown the potential of synthesized compounds as alternatives to the treatment of infections caused by multidrug-resistant strains of Staphylococcus aureus.

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.

A reemergência de algumas bactérias Gram-positivas, em particular, do gênero Staphylococcus, como principal foco causador de infecções hospitalares, tem se intensificado nas últimas décadas, e, apesar da existência de potentes fármacos voltados para o tratamento de infecções causadas por este gênero de bactéria, as taxas de morbidade e mortalidade prevalecem com perfil crescente. Além disso, um grande problema associado a cepas de MRSA (Methicillin-Resistant Staphylococcus aureus) é o fenótipo de multi-resistência, característica que confere a este microrganismo resistência não apenas à meticilina como também a uma série de outros fármacos, exceto frente à vancomicina e à teicoplanina. Muito tem se feito, mas ainda são poucos os resultados efetivamente aplicáveis no tratamento de infecções com caráter de multi-resistência, justificando, desta forma, a necessidade de desenvolvimento de sucedâneos que sejam consideravelmente mais efetivos para a solução deste problema. Baseado nestes fatos, a proposta deste estudo envolveu o planejamento, síntese, identificação e estudos de QSAR (Quantitative Structure-Activity Relationships) em duas e três dimensões de derivados 5-nitro-2-tiofilidênicos com atividade antimicrobiana frente a cepas padrão e multi-resistente de Staphylococcus aureus. A escolha dos grupos substituintes foi realizada em duas etapas. Na primeira delas seguiu-se metodologia de substituição em anéis aromáticos proposta por Topliss para a otimização da bioatividade de compostos. Em uma segunda etapa, predominantemente quantitativa, foram selecionados mais alguns derivados baseando-se em faixa de hidrofobicidade ótima pré-determinada experimentalmente e na variação de efeito estérico dos grupos substituintes. Quatorze derivados 5-nitro-2-tiofilidênicos foram sintetizados, estruturalmente identificados e avaliados quanto à atividade antimicrobiana frente às cepas padrão (ATCC 25923) e multi-resistente (3SP/R33) de Staphylococcus aureus por determinação da concentração inibitória mínima empregando-se método de macrodiluição sucessiva em tubos. Salienta-se que a cepa 3SP/R33 se mostra resistente a dezenove antibióticos empregados na prática médica e apresenta suscetibilidade apenas à vancomicina. As concentrações inibitória e bactericida mínimas apresentadas pelos compostos sintetizados mostraram sofrer influência significativa da hidrofobicidade sobre as referidas atividades de acordo com os estudos de QSAR-2D e QSAR-3D, sendo os resultados obtidos para a cepa multi-resistente absolutamente compatíveis com os anteriormente determinados para a cepa padrão. Os estudos de QSAR-2D indicaram que a atividade antimicrobiana das 5nitro-2-tiofilideno benzidrazidas substituídas sofre influência significativa de duas propriedades físico-químicas que são a hidrofobicidade e a distribuição eletrônica. A relevância dos descritores estruturais &#963; e efe na determinação da atividade antimicrobiana, sinalizam que a distribuição eletrônica influencia fortemente o aumento da potência antimicrobiana dos compostos em estudo tanto pela influência dos efeitos indutivo e de ressonância na estrutura química do ligante, como também pelos campos moleculares gerados ao redor de grupos substituintes, sugerindo uma possível interação dos mesmos com uma área específica do sítio receptor. Nos estudos de QSAR-3D, foi evidenciado, em concordância com o estudo clássico anteriormente realizado, que a hidrofobicidade prevalece como propriedade de fundamental importância no estabelecimento da atividade antimicrobiana. Foi observada a importância da presença de regiões hidrofílicas pontuais nos compostos de forma a propiciar processos de solvatação e dessolvatação que são críticos na difusão através de membranas biológicas. Pode-se afirmar que a análise de QSAR, considerando os aspectos tridimensionais ligantes, ressaltou a necessidade de um balanço lipofílico-hidrofílico para um bom desempenho das 5-nitro-2-tiofilideno benzidrazidas &#961;-substituídas como agentes antimicrobianos. A partir dos resultados obtidos evidenciou-se, neste estudo, o forte potencial de derivados 5-nitro-2-tiofilidênicos como possível alternativa para o desenvolvimento racional, em nível molecular, de fármacos voltados para o tratamento de infecções causadas por cepas multi-resistentes de Staphylococcus aureus. / In the last decade, there has been a reemergence of Gram-positive bacteria, in particular Staphylococcus, which isconsidered one of the. most causing of nosocomial infections. Although potent antistaphylococcal drugs are available, this infection continues presenting increasing morbidity and mortality rates. Besides, a serious problem associated with MRSA (Methicillin-Resistant Staphylococcus aureus) is the phenotype of multidrug resistance, which is, resistance not only to methicillin but also to many other drugs, except to vancomycin and teicoplanin. Many efforts have been made in a tentative to reduce this problem, nevertheless there is only a few number of alternatives to combat Staphylococcus aureus multidrug-resistant strains, justifying the necessity of development of more effective compounds to the treatment of these infections. Based in these facts, the purpose of this study was the design, synthesis, structural identification and 2D-QSAR and 3D-QSAR (Quantitative Structure-Activity Relationships) studies of 5-nitro-2-thiophylidene derivatives with antimicrobial activity against multidrug-resistant strains of Staphylococcus aureus. The choice of substituent groups was made in two stages. The first stage comprises on application of Topliss operational scheme for aromatic substitution. In a second quantitative stage, more derivatives were selected according by hydrophobicity range previously determined. Other standard considered at the selection of substituent groups was the variation of steric effect. Fourteen 5-nitro-2-thiophylidene derivatives were synthesized, structural identified and tested against standard (A TCC 25923) and multidrug-resistant (3SP/R33) strains of Staphylococcus aureus. The Minimal Inhibitory Concentration, MIC, was determined using the serial dilution tests in two sequential stages. The 3SP/R33 strain is resistant to nineteen antimicrobial agents in use, except to vancomycin. The minimal inhibitory and bactericidal concentrations of synthesized compounds showed, according by 2D-QSAR and 3D-QSAR studies, a significant influence of hydrophobic properties on antimicrobial activity determination and the results obtained for multidrug-resistant strain were consistent with those determined for A TCC 25923 strain. 2D-QSAR studies showed that antimicrobial activity are mainly influenced by two physico-chemical properties: hydrophobicity and electronic distribution. The relevance of &#963; e ephe parameters on antimicrobial activity determination, denotes the contribution of inductive and resonance effects for the polar performed by the substituent groups, probably suggesting an interaction between them and specific receptor site. 3D-QSAR studies showed that hydrophobicity is a essential property to antimicrobial activity determination, sustained the same conclusions previously obtained by Hansch Analysis. It was observed a great concern of small hydrophilic regions distributed on derivatives in order to promote solvation and desolvation process, that have critical importance on diffusion process through the biological membranes. QSAR studies considering three-dimensional properties of ligands indicated the necessity of accurate hydrophilic-hydrophobic balance on nitrothiophene derivatives for their good performance as antimicrobial agents. The results obtained in this preliminary study have shown the potential of synthesized compounds as alternatives to the treatment of infections caused by multidrug-resistant strains of Staphylococcus aureus.