S'han estudiat els mecanismes d'inhibició antioxidant, temps dependent i temps independent per la inhibició competitiva de l'enzim ciclooxigenasa, així com la capacitat d'inhibició selectiva dels seus isoenzims COX-1/COX-2 per les famílies d'antiinflamatoris AINE arilacètics, indolacètics, N-arilantranílics, N-arilpropiònics i Arilheterocíclics, també s'ha estudiat el mecanisme antioxidant dels inhibidors duals ciclooxigenasa (COX) i 5-lipoxigenasa (5-LOX) derivats dels fenols i di-tert-butilfenols (BHT). L'estudi d'aquests mecanismes d'inhibició s'ha realitzat utilitzant mètodes indirectes de relació quantitativa estructura-activitat (QSAR) i mètodes directes per tècniques de docking (anclatge) i de molecular modeling (modelatge molecular) dels complexos [inhibidor-COX].En els mètodes indirectes, en una primera etapa s'ha optimitzat la estructura molecular dels inhibidors per mètodes semiempírics MNDO, AM1, PM3 i mètodes ab inito (3-21G) i posteriorment a través de l'anàlisis conformacional dels grups químics que permeten la lliure rotació molecular s'han obtingut les conformacions de mínima energia. S'ha seleccionat la conformació possiblement bioactiva per superposició (fitting) amb el substracte àcid araquidònic. Finalment s'han calculat diferents propietats electròniques,de lipofilia i estèriques per les sèries de derivats en la conformació bioactiva. Com paràmetres electrònics s'han calculat les càrregues electròniques i la densitat electrònica en determinats àtoms i fragments moleculars, també s'ha calculat el moment dipolar "mi", les energies en els orbitals frontera HOMO-LUMO. Per avaluar la lipofilia s'ha calculat el ClogP. També s'ha representat el PEM i els mapes d'interacció GRID per diversos grups químics, així com les propietats de solvatació amb el programa AMSOL.Com a resultat les activitats antiinflamatòries in vivo (disminució del volum de l'edema provocat per injecció de carragenina) i in vitro (IC50 ) per la inhibició de la COX correlacionen quantitativament amb la densitat electrònica "pi" dels anells aromàtics, així com amb el moment dipolar, indicant l'existència d'un primer procés de fixació a l'enzim a través del grup carboxílic i una posterior transferència electrònica entre el segon anell aromàtic i el receptor. Aquesta correlació ha estat corroborada amb la representació dels mapes de PEM, que diferencien a més el mecanisme d'inhibició temps dependent dels temps independent. Així els inhibidors temps dependents: àc. meclofenàmic, indometacina, diclofenac i flurbiprofèn entre altres presenten una distribució del PEM amb forma cònica sobre el primer anell aromàtic i amb el vèrtex localitzat en el grup carboxílic, mentre que els inhibidors temps independents: amfenac, fenclofenac, àc. mefenàmic, àc. flufenàmic, ibuprofèn i naxoprèn entre altres localitzen el PEM en el 1r. i 2n anells aromàtics. Els mètodes directes de docking i molecular modelling també corroboren i diferencien aquests dos mecanismes d'inhibició: els inhibidors temps dependents estabilitzen la presència d'una xarxa de molècules d'aigua que possibilita el tancament del locus de la COX entre els residus Arg120 i Tyr355 afavorint la formació de ponts d'hidrogen entre els residus Glu524-Arg513 i Arg120-Tyr355, fet que explicaria que aquests compostos temps dependents romanguessin més temps en el centre actiu de l'enzim podent establir així unions complementàries amb residus específics (Val523, Tyr385).Respecte al mecanisme antioxidant dels fenols i derivats del BHT s'ha verificant que aquests inhibidors actuarien mitjançant un mecanisme de captació de radicals, en aquest procés de neutralització intervindria el radical fenòxid, els derivats més actius tindrien més facilitat per formar aquest radical, el qual seria més estable que en els derivats pocs actius, així l'antiinflamatòria correlaciona amb l'entalpia de reacció delta-Hr per la formació del radical fenòxid a l'igual que la densitat electrònica en el punt crític de l'enllaç O-H. Les propietats de lipofilia també serien un factor determinant per la inhibició dual dels enzims COX i 5-LOX, tenint els compostos més actius un elevat ClogP, la inhibició de la COX2 humana pels fenols ha estat verificada pels mètodes de docking interaccionant el grup fenòlicamb la Ser530 i l'àrea hidrofòbica es localitzaria en un locus específic de l'enzim. En la inhibició de la 5-LOX seria important la interacció dels inhibidors amb l'àtom de ferro de l'enzim que resultaria reduït de d'estat fèrric a ferròs, fet que explicaria la capacitat d'inhibició dual COX i 5-LOX per aquests derivats. Finalment els dos models d'inhibició han estat validats amb sèries de compostos COX selectius i 5-LOX selectius.

L’el•lipticina, un compost aïllat originàriament d’Ocrosia elliptica Labill. (família Apocinaceae), posseeix una elevada activitat antiproliferativa. La seva estructura química consisteix en un esquelet tetracíclic format de carbazole fusionat amb una piridina. L’el•lipticina i els seus derivats exerceixen els seus efectes citotòxics i antineoplàstics a través d’un mecanisme multimodal d’acció biològica (inhibició de l’ADN-topoisomerasa II, intercalació a l’ADN, unió covalent a l’ADN i generació de radicals lliures citotòxics mitjançant reaccions d’oxidació-reducció). Prèviament en el grup de treball, s’han estudiat les 1,4-benzodioxinoisoquinolines dissenyades i sintetitzades com a anàlegs de l’el•lipticina. Tenint en compte els precedents bibliogràfics i la recerca duta a terme pel nostre grup en relació amb la preparació de compostos amb activitat anticancerígena, els objectius d’aquest treball van adreçats a la preparació i avaluació biològica de compostos policíclics que continguin el nucli de carbazole unit a un anell D pentacíclic i incorporin diferents cadenes alquíliques laterals. Es tracta d’estructures dissenyades a partir de l’el•lipticina principalment per farmacomodulació modulativa. Els intermediaris clau per a la obtenció d’aquestes estructures tetracícliques són diens de tipus furo[3,4-b]indole. En un primer lloc s’estableix una ruta sintètica a partir de l’àcid indole-2-carboxílic (ruta A, de 8 etapes i un rendiment global del 8-22%). D’aquesta ruta, cal destacar-ne la utilització d’N,N-dimetilhidrazida com a grup ortodirigent de metal•lació, que s’oxida a àcid mitjançant MnO2 en una etapa posterior. També es proposen d’altres rutes a partir del propi nucli indòlic (ruta B, de 5 etapes i un rendiment global del 31-76%). De la ruta B en destaquen la utilització de la funció acetal com a grup orto-dirigent de metal•lació i la utilització de resina àcida d’intercanvi iònic com a reactiu sòlid. D’altres rutes a partir de l’àcid indole-3-carboxílic o de l’indole-3-acetonitril no han resultat satisfactòries. El tractament dels diens obtinguts amb els dienòfils adients condueix als compostos tetracíclics desitjats. De la sèrie de compostos sintetitzats, s’han realitzat proves de citotoxicitat en les línies cel•lulars de leucèmia K562, càncer de pulmó NCIH460 i càncer de còlon HT-29. Per tal d’avaluar també la selectivitat dels compostos respecte a les cèl•lules no canceroses, s’ha realitzat un control en cèl•lules no canceroses de tipus HuDe (fibroblasts). Tots els productes obtinguts i els principals intermediaris s’han caracteritzat per tècniques d’RMN, IR i p.f. Es posa especial èmfasi en l’estudi de la reactivitat i en l’estabilitat dels intermediaris implicats i aïllats de les diferents rutes sintètiques. Finalment, durant una estada a la Universitat de Huddersfield (Anglaterra), s’ha realitzat la síntesi en fase sòlida de derivats indòlics, així com la posta al punt d’un mètode analític basat en les tècniques d’HPLC-Masses (ESI-ToF) per a la quantificació del pèptid fosfo-pRbING procedent de la reacció de fosforilació del pèptid pRbING mediada per CDK4/6. Aquest nou mètode constitueix una alternativa a la determinació de l’activitat de compostos inhibidors de CDK4/6 amb l’avantatge que no necessita de derivats de fòsfor marcats radioactivament i, per tant, ofereix menys riscos i major seguretat en el treball del laboratori. / “Design and synthesis of polycyclic compounds that contain the indolyc nucleus. Evaluation of antitumor activity.” Ellipticine is a natural product isolated from Ochrosia elliptica with significant cytotoxic activity by several mechanisms of action. Its tetracyclic structure exhibits antineoplasic activity against several human cancer cell lines. Many syntheses have been reported by Gribble and col. and other authors, and its structure has been widely modified in order to obtain more efficacious, selective and less toxic new compounds. Our group had previously reported a series of ellipticine analogues including 1,4-benzodioxin nucleus. Herein, we present two new alternative pathways to prepare the intermediate isobenzofuroindole starting from either indole-2-carboxylic acid (8 steps, 8-22% overall yield) or 3-indolylalkanones (4 steps, 31-76% overall yield). Some interesting steps (involving protection of indole, directed ortho-metallation and cyclization) had been studied and developed in our laboratory. These methods lead us to the intermediate diene, which reacts with the corresponding dienophiles to obtain the desired compounds. These compounds were tested in cancer cell lines K-562 (leukaemia), NCI-H460 (lung) and HT-29 (colon), as well as in fibroblasts cell line HuDe to evaluate toxicity. All compounds were characterized by NMR, IR and m.p. techniques. Finally, over a PhD stage at the University of Huddersfield (England), some indole derivatives were synthesised by solid phase and a new HPLC-MS CDK4/6 inhibition test was designed. It was developed a 22-min HPLC-MS method to elute and quantify the phospho- pRbING product and the pRbING substrate from reaction samples containing buffer solution, ATP and CDK4/6. Peptide pRbING was efficiently quantified by HPLC-MS (ESI-ToF), within a range between 1 – 100 ppm and a detection limit as low as 3 pmol. This method should allow the evaluation of new CDK4/6 inhibitors.