As ferramentas computacionais de modelagem molecular e de QSAR estão integradas ao processo de planejamento de fármacos na busca inesgotável por novas moléculas bioativas de elevado interesse terapêutico. O trabalho em Química Medicinal realizado nesta dissertação de mestrado envolveu o estudo das relações entre a estrutura e atividade de inibidores da enzima purina nucleosídeo fosforilase (PNP) bovina e de Schistosoma mansoni. A potência de uma série de inibidores da PNP de S. mansoni foi determinada experimentalmente através da medida de valores de 1C50, empregando um ensaio cinético padronizado e validado. Conjuntos de dados padrões para inibidores da enzima PNP bovina e de S. mansoni foram organizados, contendo os dados de estrutura e atividade correspondentes. Estes conjuntos formaram a base científica para o desenvolvimento dos modelos preditivos de QSAR 2D, empregando o método holograma QSAR. Os modelos finais de HQSAR desenvolvidos possuem alta consistência interna e externa, apresentando bom poder preditivo. Estes modelos, em conjunto com as informações obtidas dos mapas de contribuição de HQSAR, são guias químico-medicinais importantes no planejamento de inibidores mais potentes e seletivos, candidatos a protótipos de novos fármacos na quimioterapia segura das doenças alvo deste trabalho / Computational tools for molecular modeling and QSAR are well-integrated into the drug design process in the search for new bioactive molecules of significant therapeutic interest. The Medicinal Chemistry work done in this dissertation involved structure-activity studies of inhibitors of bovine and Shistosoma mansoni purine nucleoside phosphorylase (PNP). The potency of a series of S. mansoni inhibitors was experimentally determined through measurements of IC50 values, employing a standard validated kinetic assay. Data sets for bovine and S. mansoni PNP were organized, encompassing the structural information and corresponding biological data. These data sets established the scientific basis for the development of the predictive QSAR models using the hologram QSAR method. The final HQSAR models generated possess both good internal and external consistency with good correlative and predictive power. These models and the information obtained from the HQSAR contribution maps should be useful in guiding future medicinal chemistry efforts designed to discover novel potent and selective inhibitors as drug candidates for the chemotherapy of the target diseases of this work

Tesis presentada para optar al grado de Magíster en Química, área de especialización Tópicos de Química Medicinal y Memoria para optar al Título de Químico Farmacéutico / La mitocondria ha emergido como un promisorio blanco para eliminar selectivamente células tumorales en función de sus alteraciones bioquímicas y funcionales respecto a sus contrapartes no-tumorales, abriendo la posibilidad de obtener nuevas moléculas que desestabilicen la mitocondria tumoral para producir muerte celular selectiva en dichas células. En esta tesis, se sintetizaron 6 sales de fosfónio derivadas de la 5,8-dihidroxi-4,4-dimetilnaftalen-1(4H)-ona unidos al catión lipofílico trifenilfosfonio con diversos largos de cadena alquílica separando ambos grupos. Uno de ellos, el compuesto D4, exhibió un efecto anti-tumoral selectivo, produciendo detención de la progresión del ciclo celular en la fase G1, e induciendo muerte celular en células de cáncer de mama humano. Es reconocido que la unión de un catión trifenilfosfonio a compuestos puede otorgar una acumulación orgánulo-especifica en la mitocondria dependiendo del potencial de membrana mitocondrial (ΔΨm), produciendo una alteración selectiva de parámetros funcionales mitocondriales. Consistente con esto, el compuesto D4 produjo un aumento de la respiración en presencia de oligomicina, disminución de la respiración asociada a la síntesis de ATP, caída el ΔΨm y una disminución de los niveles intracelulares de ATP en células tumorales MDA-MB-231 y MDA-MB-468. Estos resultados sugieren que una crisis bioenergética podría ser la causante del efecto antiproliferativo producido por D4. En conjunto nuestros resultados sugieren que el compuesto D4, es un promisorio compuesto líder con acción mitocondrial que puede ser utilizado para el diseño de nuevos derivados con un mejorado perfil de selectividad hacia células malignas / Mitochondria has emerged as a promising target to selectively kill cancer cells base on the many existing biochemical differences between cancer and normal cell mitochondria. The possibility of developing new molecules that could selectively produce mitochondrial destabilization in cancer cells has become very attractive. Here, we chemically synthetized a series of six phosphonium salts derivates of the 5,8-dihydroxy-4,4-dimethylnaphthalen-1(4H)-one using short and long alkyl chains to link the hydroquinone moiety with the lipophilic cation. From the synthetized compounds only compound D4 showed selective antitumor activity against triple negative breast cancer cells, by producing cell cycle arrest in G1 phase and by causing apoptotic cell death, without significant effects on normal MCF10A cells. It’s well documented that triphenylphosphonium salts could be used as an organelle specific directing groups, because this kind of molecules selectively accumulate within mitochondria driven by the mitochondrial membrane potential. Thus, accumulation of this molecules could selectively affect mitochondrial functional parameters. As predicted, compound D4 consistently produces an increase on the “proton leak driven respiration”, and a strong decrease in the “ATP-linked respiration”. This phenomenon was associated with a drop in the mitochondrial membrane potential (ΔΨm) and a decrease in the intracellular ATP levels in two triple negative breast cancer cell lines (MDA-MB-231 and MDA-MB-468) without affecting MCF10A normal cells at the studied concentrations. Taken together our results suggest that compound D4 is a promising lead compound with mitochondrial action that could be used for the design of new derivates with the aim of improving the selectivity against cancer cells / Fondecyt; Fondap / 31/12/2019

As ferramentas computacionais de modelagem molecular e de QSAR estão integradas ao processo de planejamento de fármacos na busca inesgotável por novas moléculas bioativas de elevado interesse terapêutico. O trabalho em Química Medicinal realizado nesta dissertação de mestrado envolveu o estudo das relações entre a estrutura e atividade de inibidores da enzima purina nucleosídeo fosforilase (PNP) bovina e de Schistosoma mansoni. A potência de uma série de inibidores da PNP de S. mansoni foi determinada experimentalmente através da medida de valores de 1C50, empregando um ensaio cinético padronizado e validado. Conjuntos de dados padrões para inibidores da enzima PNP bovina e de S. mansoni foram organizados, contendo os dados de estrutura e atividade correspondentes. Estes conjuntos formaram a base científica para o desenvolvimento dos modelos preditivos de QSAR 2D, empregando o método holograma QSAR. Os modelos finais de HQSAR desenvolvidos possuem alta consistência interna e externa, apresentando bom poder preditivo. Estes modelos, em conjunto com as informações obtidas dos mapas de contribuição de HQSAR, são guias químico-medicinais importantes no planejamento de inibidores mais potentes e seletivos, candidatos a protótipos de novos fármacos na quimioterapia segura das doenças alvo deste trabalho / Computational tools for molecular modeling and QSAR are well-integrated into the drug design process in the search for new bioactive molecules of significant therapeutic interest. The Medicinal Chemistry work done in this dissertation involved structure-activity studies of inhibitors of bovine and Shistosoma mansoni purine nucleoside phosphorylase (PNP). The potency of a series of S. mansoni inhibitors was experimentally determined through measurements of IC50 values, employing a standard validated kinetic assay. Data sets for bovine and S. mansoni PNP were organized, encompassing the structural information and corresponding biological data. These data sets established the scientific basis for the development of the predictive QSAR models using the hologram QSAR method. The final HQSAR models generated possess both good internal and external consistency with good correlative and predictive power. These models and the information obtained from the HQSAR contribution maps should be useful in guiding future medicinal chemistry efforts designed to discover novel potent and selective inhibitors as drug candidates for the chemotherapy of the target diseases of this work

Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2016-04-29T14:00:29Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Minha dissertação final para biblioteca.pdf: 6771552 bytes, checksum: cc238895a0629230ce30655a760f5a10 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-04-29T14:00:29Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Minha dissertação final para biblioteca.pdf: 6771552 bytes, checksum: cc238895a0629230ce30655a760f5a10 (MD5) Previous issue date: 2015-02-19 / CAPEs / Estima-se que até 2030 o câncer será responsável por até 12 milhões de óbitos. Tendo em vista a necessidade de novos tratamentos para o câncer, este trabalho tem como objetivo sintetizar, caracterizar estruturalmente e avaliar a atividade anticâncer de sete novos derivados tiazacridínicos (LPSF AA-56, LPSF AA-57, LPSF AA-59, LPSF AA-60, LPSF AA-61, LPSF AA-62, LPSF AA-63). Estes derivados provém da hibridização molecular dos núcleos de tiazolidina e de acridina. As sínteses para obtenção destes compostos foram otimizadas para obtenção de um melhor rendimento. A síntese da tiazolidina-2,4-diona (TZD) foi feita por reação de ciclização. Uma posterior N-alquilação da TZD em presença de uma base e da 9-(bromo-metil)acridina, conduziu a formação do intermediário LPSF AA-1A. Os intermediários ésteres de Cope (IPs) foram obtidos a partir de uma reação de condensação Knoevenagel. A última etapa ocorreu por uma reação de adição de Michael através de reação entre a TZD N-alquilada com os ésteres de Cope, formando os derivados tiazacridínicos substituídos. A pureza e comprovação estrutural das moléculas sintetizadas foram obtidas através de cromatografia líquida acoplada a espectrômetro de massa (LC-MS), infravermelho (IV) e ressonância magnética nuclear (RMN) de hidrogênio. Ensaios de citotoxicidade dos derivados sintetizados foram realizados em células leucêmicas, fígado e próstata. Entre os compostos sintetizados, o LPSF AA-57 exibiu a atividade anti-cancerígena mais potente contra as linhagens celulares Jurkat (6,63 ± 2,65 μM), HL-60 (6,51 μM), K562 (3,97 ± 1,36 μM) e o LPSF AA-60 exibiu a atividade anti-cancerígena mais potente contra DU 145 (7,22 ± 3,12 μM). / It is estimated that cancer will be responsible for up to 12 million deaths by 2030. Given the need for new treatments for cancer this work aims to synthesize, characterize structurally and evaluate the anti-cancer activity of seven new thiazacridines derivatives (LPSF AA-56, LPSF AA-57, LPSF AA-59, LPSF AA-60, LPSF AA-61, LPSF AA-62, and LPSF AA-63). These derivatives derived of molecular hybridization from nucleus of thiazolidine and acridine. The syntheses for obtaining these compounds were optimized to obtain the best performance. Synthesis of thiazolidine-2,4-dione (TZD) was carried out by cyclization reaction. A further N-alkylation of the TZD in the presence of a base and 9-(bromomethyl)acridine, leading to formation of intermediate LPSF AA-1A. Intermediate esters of Cope (IPs) were obtained from a Knoevenagel condensation reaction. The last step was by a Michael addition, reaction between the N-alkylated TZD with ester of Cope, forming substituted thiazacridines derivatives. The purity and structural confirmation of the synthesized molecules were obtained from liquid chromatography coupled to mass spectrometry (LC-MS), infrared (IR) and Proton nuclear magnetic resonance (NMR). Assays of cytotoxicity of the synthesized products was conducted in leukemic cells, liver and prostate. Among the synthesized compounds, the LPSF AA-57 exhibited the most potent anti-cancer activity against cell lines Jurkat (6,63 ± 2,65 μM), HL-60 (6,51 μM), K562 (3,97 ± 1,36 μM) and the LPSF AA-60 exhibited the most potent anti-cancer activity against DU 145 (7,22 ± 3,12 μM).

O câncer é a segunda maior causa de mortes no mundo, sendo os tumores de mama os mais prevalentes e letais entre as mulheres. Apesar de vasta quimioterapia disponível, os tratamentos apresentam problemas como alta toxicidade e resistência. Dentre os tumores de mama, o subtipo triplo negativo (TNBC) apresenta o pior prognóstico e a maior limitação de tratamentos. O presente trabalho de doutorado visa o desenvolvimento de novos candidatos para tratamento de tumores de mama triplo-negativos. Fármacos que têm como alvo a proteína tubulina estão entre as terapias anticâncer mais bem-sucedidas e representam a primeira linha de tratamento para tumores do tipo TNBC. Neste contexto, foram desenvolvidas acridinonas que inibem a polimerização da tubulina e são capazes de impedir os principais mecanismos de resistência aos fármacos desta classe. O composto líder não interage com a bomba de efluxo glicoproteína-P, além de ser igualmente potente contra a linhagem celular superexpressando a tubulina βIII, uma isoforma clinicamente relevante. O mecanismo de ação revelou a interação desses compostos com o sítio da colchicina da proteína alvo. Os compostos apresentaram valores de IC50 entre 10 e 12.000 nM contra a linhagem tumoral TNBC MDA-MB-231. Em contrapartida, não foi observada citotoxicidade na linhagem normal de fibroblastos humanos (HFF1). Ensaios de imunofluorescência reforçaram a ação seletiva dos compostos, mostrando que os mesmos perturbaram a rede de microtúbulos nas células MDA-MB-231, mas não nas células HFF1. As substâncias também inibiram a migração celular e a angiogênese in vitro. Os enantiômeros do composto líder foram separados, levando a identificação de um eutômero 10 vezes mais potente contra as células tumorais e 2 vezes mais potente contra a tubulina quando comparado com a mistura racêmica. Um candidato a fármaco, eficaz e seguro, deve apresentar um balanço favorável entre a sua potência e seus parâmetros farmacocinéticos. Dessa forma, o metabolismo e a farmacocinética das acridinonas bioativas foram investigados. Em geral, os compostos foram metabolicamente estáveis, mas requerem otimização da solubilidade e permeabilidade para o desenvolvimento de fármacos administrados por via oral. A avaliação do composto líder revelou propriedades promissoras que justificam a sua consideração em modelos pré-clínicos de prova de conceito. O objetivo é a geração de candidatos a novos fármacos moduladores da tubulina com ação anticâncer. / Cancer is the second most common cause of death globally, being the breast tumors the leading cause of death in women. The number of anticancer medicines grows yearly but still exhibits problems such as high toxicity and resistance. The breast cancer has a number of subtypes and the one presenting the poorest prognosis and biggest therapeutic limitation is called triple negative breast cancer (TNBC). This PhD work aims to develop new small molecules as candidates to the treatment of the triple negative breast cancer. Drugs that target the protein tubulin are among the most successful anticancer therapies and represent the first line treatment to TNBC tumors. In this context, we developed a series of acridinones as tubulin inhibitors that can circumvent common resistance mechanisms to tubulin modulators. The lead compound did not interact with the P-glycoprotein and presented same effectiveness against cell lines overexpressing a clinically relevant tubulin isotype (βIII). In this work, we determined the mechanism of action of these compounds, that bind to the colchicine site in the tubulin. The compounds presented IC50 cytotoxicity values between 10 – 12000 nM against the TNBC cell line MDA-MB-231, with no cytotoxicity against a normal fibroblast cell line (HFF1). Immunofluorescence studies reinforced the compounds selectivity showing they disrupted the microtubules network on MDA-MB-231 cells but not on the HFF1 ones. The substances also inhibited cell migration and angiogenesis in vitro. The enantiomers of the lead compound were purified, and we identified an eutomer 10-fold more potent against the tumor cells and 2-fold more potent against the tubulin when compared to the racemic mixture. The metabolism and pharmacokinetics of the compounds were also studied aiming the development of agents with a favourable balance between potency and pharmacokinetic parameters, essential feature of an effective and safe drug. In general, the compounds were metabolically stable but need an improvement in the solubility and permeability properties to be developed as oral drugs. In summary, the lead compound presents promising properties to be assessed in preclinical proof of concept studies for further development as next-generation antitubulin drugs.

A doença de Chagas é uma doença tropical negligenciada de alta prioridade nos programas de pesquisa e desenvolvimento da Organização Mundial da Saúde. Grave problema de saúde pública, é uma das maiores causas de desordens cardíacas em vários países da América Latina. A inexistência de um tratamento satisfatório faz urgente a busca por novas alternativas terapêuticas. Nesse contexto, o objetivo dessa tese de doutorado foi o desenvolvimento de inibidores da enzima cruzaína de Trypanosoma cruzi, alvo molecular validado para a doença de Chagas, utilizando de forma integrada várias estratégias experimentais e computacionais de química medicinal e planejamento de fármacos. Duas classes de inibidores foram utilizadas como compostos líderes: derivados benzimidazólicos e imídicos. Diversas etapas de planejamento, síntese química e avaliação biológica foram realizadas de forma iterativa até que a otimização da potência dos compostos fosse alcançada. Modificações em diversas regiões de cada composto líder foram exploradas, levando ao entendimento de requerimentos de SAR essenciais para a inibição enzimática. O mecanismo de inibição de novas séries de compostos foi determinado. Estudos preliminares de toxicidade, em linhagens celulares e in vivo, mostraram que os compostos apresentam um perfil seguro. Por meio da realização de um estágio de doutorado sanduíche no departamento de metabolismo de fármacos e farmacocinética da empresa farmacêutica norte-america AbbVie, foi realizada a determinação de parâmetros farmacocinéticos dos compostos investigados. Além disso, foi possível a utilização de uma metodologia recentemente implementada na empresa, com foco na otimização de múltiplos parâmetros de um composto teste. Este método foi utilizado para a identificação de candidatos a novos fármacos com um equilíbrio favorável entre potência e parâmetros farmacocinéticos, que são absolutamente essenciais para o desenvolvimento de um novo fármaco eficaz e seguro. Por fim, foi criada uma estratégia mais racional e efetiva para a triagem de candidatos a novos antichagásicos, que apresentem uma combinação otimizada de potência e propriedades de ADME. / Chagas\' disease is considered a high priority neglected tropical disease by the World Health Organization in its research and development programs. It is a serious public health problem, being among the main causes of cardiac disorders in many countries in Latin America. The absence of an effectite treatment makes urgent the pursue of novel therapeutic options. In this way, the goal of this PhD thesis was to develop inhibitors of the enzyme cruzain, the main cysteine protease from Trypanosoma cruzi, a validated target for Chagas\' disease drug discovery. This work involved the combination of experimental and computational approaches in medicinal chemistry and drug design. Two sets of inhibitors were used as lead compounds: benzimidazole and imide derivatives. The design, chemical synthesis and biological evaluation of several compounds were performed iteratively, until the optimization of potency was achieved. Modifications in different regions of each lead compound were explored, making it possible to understand the SAR requirements for enzyme inhibition. The mode of inhibition of the compounds was determined. Preliminary toxicity studies were caried out using cellular lineages and mice, showing that the compounds possess a safe profile. A PhD internship at the department of metabolism and pharmacokinetics at the U.S. pharmaceutical company AbbVie led to the determination and optimization of the pharmacokinetic profile of the inhibitors. Besides, a methodology recently implemented in the company was employed in this work, which aims a multi parametric optimization of the test compounds. This method was used to identify drug candidates with a favorable balance between potency and pharmacokinetic parameters, which are absolutely essential to develop a new, safe and effective drug. Finally, it was created a rational and more effective strategy for the screening of new antichagasic drug candidates, presenting an optimized combinaiton of potency and ADME properties.

A doença de Chagas é uma doença tropical negligenciada de alta prioridade nos programas de pesquisa e desenvolvimento da Organização Mundial da Saúde (OMS). Endêmica em 21 países da América Latina, a doença tem recentemente se tornado uma preocupação de saúde em outras regiões do planeta, como a América do Norte, Europa, Oceania e Ásia. Causada pelo parasita Trypanosoma cruzi, a doença de Chagas atinge 8-10 milhões de pessoas, de acordo com estimativas da OMS. Os únicos dois medicamentos disponíveis para o tratamento da doença são ineficazes e causam graves efeitos adversos. Este panorama tem evidenciado a urgência por novos agentes terapêuticos. O objetivo desta dissertação de mestrado é o desenvolvimento de modelos de relações quantitativas entre a estrutura e atividade (QSAR, na sigla inglesa para quantitative structure-activity relationships) para uma série de derivados piridínicos inspirados em um composto líder com potente ação anti-T. cruzi. Os modelos de QSAR foram gerados com os métodos holograma QSAR (HQSAR, na sigla inglesa para hologram QSAR); análise comparativa dos campos moleculares (CoMFA, na sigla inglesa comparative molecular field analysis); e análise comparativa dos índices de similaridade estrutural (CoMSIA, na sigla inglesa para comparative molecular similarity indices analysis). Os modelos identificaram as principais características estruturais que determinam a potência biológica destes compostos. Além disso, os modelos possuem alta consistência estatística e elevada capacidade de predição para novas moléculas. Os resultados apresentados revelam a utilidade dos modelos de QSAR no planejamento de novos antichagásicos mais potentes dentro da diversidade química explorada. / Chagas disease is a neglected tropical disease of high priority for the World Health Organization (WHO) drug discovery and development programs. Endemic in 21 countries in Latin America, the disease has recently become a public health problem in other regions of the planet, such as North America, Europe, Oceania and Asia. Caused by the parasite Trypanosoma cruzi, Chagas disease affects 8-10 million people worldwide, according to WHO. The only two available drugs are ineffective and cause serious side effects. These drawbacks have demonstrated the urgency for novel therapeutic agents. The main goal of this masters dissertation is the development of quantitative structure-activity relationships models (QSAR) for a series of pyridine derivatives having prominent activity against T. cruzi. The compounds were inspired in the structure of a lead compound with potent anti-T. cruzi action. The QSAR models were created using the methods hologram QSAR (HQSAR); comparative molecular field analysis (CoMFA); and comparative molecular similarity indices analysis (CoMSIA). The resulting models have identified key molecular features that determine the biological potency of the compounds. Furthermore, these models possess high statistical consistency and distinct ability to predict the potency of new molecules. The results reported reveal the usefulness of the developed QSAR models in the design of new antichagasic agents within this structural diversity.

O anel aziridínico é conhecido desde o final do século XIX e apresenta alta reatividade devido a sua alta energia de ligação e tensão do anel, o que o torna um valioso aliado na síntese orgânica, especialmente em reações com nucleófilos. Estas características também o tornam reativo frente à nucleófilos biológicos, tais como os ácidos nucléicos. Tal fato leva a uma toxicidade celular e pode ser dirigida a substratos específicos, como no caso de quimioterápicos, levando à alquilação de DNA em células tumorais. Este anel pode ser sintetizado a partir de ?-aminoálcoois, cuja classe de compostos apresenta conhecidas atividades, presentes em importantes moléculas biologicamente ativas. Diante disto, realizouse neste trabalho um estudo a partir de um padrão estrutural envolvendo as duas classes mencionadas, aziridinas e ?-aminoálcoois, a fim de se identificar uma possível atividade antitumoral frente à enzima LSD1. Para este caso, se explora a similaridade estrutural entre aziridina e ciclopropano, presente na estrutura da tranilcipromina. Além disso, realizou-se o estudo deste padrão estrutural frente a dois outros alvos: células de câncer de mama e o parasita T.cruzi, com o intuito de expandir o conhecimento sobre a reatividade de tais compostos sobre estas células. O desenvolvimento desta biblioteca de compostos permitiu uma análise preliminar das relações entre a estrutura química e atividade biológica observada. Neste estudo, foi possível identificar aziridinas com atividade antumoral, mais potentes que cisplatina (IC50 abaixo de 40?M). O mecanismo de ação, por sua vez, ainda deverá ser estudado, considerando que os compostos não inibiram LSD1. / The aziridine ring is known since the end of the XIX century and presents high reactivity due to its high strain energy and ring tension, which makes it a valuable ally in organic synthesis, especially with nucleophiles. These characteristics also culminate in reactivity towards biological nucleophiles, such as nucleic acids. This fact leads to cellular toxicity and can be directed to specific sites, which is the case in chemotherapy agents, resulting in DNA alkylation in cancer cells. This ring can be obtained from ?-amino alcohols, which also present known activities and are present in important molecules with biological activity. As a result, this work performed a study of a structural pattern involving those two classes mentioned above, targeting a potential antitumoral activity towards the LSD1 enzyme. In this case, it is explored the structural similarity between the aziridine ring and the ciclopropane, present in the tranylcipromine structure. Furthermore, this structural pattern was studied for other two targets: breast cancer cells and the T.cruzi parasite, in order to expand the knowledge about the reactivity of those compounds in those biological systems. The development of this library allowed a preliminary analysis between the chemical structure and the observed biological activity. In this project it was possible to identify aziridines with antitumoral activities, showing higher potency than cisplatine (IC50 below 40?M). However, the mechanism is yet to be studied, considering that those compounds didn\'t inhibit the LSD1 enzyme.

A doença de Chagas, uma infecção parasitária amplamente distribuída na América Latina, é um problema grave de saúde pública com consequências devastadoras em termos de morbidade e mortalidade humana. As alternativas terapêuticas existentes são limitadas e insuficientes devido principalmente à baixa eficácia e elevada toxicidade. Visando o planejamento de novos candidatos a agentes antichagásicos, diversas vias bioquímicas e proteínas do parasita são alvos de estudos. A enzima cruzaína, uma cisteíno-protease envolvida em todos os estágios de desenvolvimento e diferenciação do Trypanosoma cruzi, foi selecionada como alvo molecular em nosso grupo para o presente trabalho de dissertação de mestrado. Duas séries de compostos foram avaliadas através de ensaios bioquímicos com a enzima alvo. A primeira série consiste de 14 derivados de chalconas e hidrazonas, sendo que 8 compostos apresentaram atividade inibitória frente a cruzaína, com valores superiores a 70%. Destes, destaca-se a hidrazona 19, que apresentou significativa potência in vitro, com valor de IC50 de 220 nM. A segunda série investigada, formada por 11 compostos selecionados previamente através de triagens virtuais, apresentou interessante perfil inibitório. Nove compostos apresentaram elevada potência, sendo que 7 exibiram valores de IC50 na faixa nanomolar, entre 646 nM (composto 32) e 11,3 nM (composto 24). Os resultados extremamente positivos alcançados neste trabalho demonstram a importância da avaliação experimental através de ensaios bioquímicos padronizados, que foi fundamental para a caracterização e a validação destas séries de inibidores. A diversidade química estudada é significativa e os melhores compostos serão muito úteis em etapas futuras de pesquisa de nosso grupo envolvendo os processos de descoberta e otimização de compostos líderes. Neste contexto, atenção especial será dada aos compostos 19, 28 e 34 que representam modelos extremamente atrativos em química medicinal e planejamento de fármacos. / Chagas\' disease, a parasitic infection widely distributed in Latin America, is a serious public health problem with devastating consequences in terms of human morbidity and mortality. The existing therapeutic alternatives are limited and insufficient, mainly due to low efficacy and high toxicity. Aiming at the design of new antichagasic agents, a variety of biochemical pathways and parasite proteins are currently being investigated as drug targets. The enzyme cruzain, a cysteine protease involved in all stages of development and differentiation of Trypanosoma cruzi, has been selected as molecular target in this dissertation work. Two series of compounds have been evaluated through biochemical assays with the target enzyme. The first series consists of 14 hydrazone and chalcone derivatives, where 8 compounds showed inhibitory activity against cruzain, with values greater than 70%. Of these, the hydrazone 19 showed significant in vitro potency with a value of 220 nM. The second series investigated, comprising 11 compounds previously selected by a virtual screening approach, showed interesting inhibitory profile. Nine compounds showed high potency, and 7 exhibited IC50 values in the nanomolar range from 646 nM (compound 32) to 11.3 nM (compound 24). The promising results achieved in this study demonstrate the importance of the experimental evaluation using standard biochemical assays, which was essential for the characterization and validation of these series of inhibitors. The chemical diversity explored is significant and the most potent compounds will be useful in future steps of our research group involving the processes of lead discovery and optimization. In this context, special attention will be given to compounds 19, 28 and 34 which represent extremely attractive models in medicinal chemistry and drug design.

As neoplasias malignas, doenças mundialmente conhecidas como câncer, possuem um dos tratamentos mais onerosos, tóxicos e de baixa seletividade na terapêutica atual. Adicionalmente, o contínuo crescimento da incidência da doença também representa em uma grande problemática. Os produtos de origem natural se apresentam como alternativas para o tratamento de diversas doenças, incluindo o câncer. A capsaicina, produto natural proveniente das pimentas do gênero Capsicum, apresenta propriedades antineoplásicas, portanto, pode ser utilizada como protótipo para obtenção de análogos. Quatro séries foram planejadas e sintetizadas, obtendo-se compostos ureídicos e tioureídicos. A estratégia sintética se baseou na reação da piperonilamina ou vanililamina com isocianatos ou isotiocianatos, ligados a substituintes aromáticos ou alquílicos. Vinte e sete análogos foram sintetizados com rendimentos variando entre 22 a 90 %. Todos os compostos apresentaram aspecto sólido variando a cor de branco a levemente amarelados. Para a caracterização das substâncias obtidas foram utilizados dados de RMN 1H e 13C, ponto de fusão e a determinação de pureza foi realizada mediante HPLC. Todos os compostos foram submetidos a ensaios de avaliação da atividade citotóxica por redução do MTT contra linhagens de células cancerígenas e células sadias. Os compostos RPF652, RPF 512 - 514) apresentaram atividade comparável ou superior ao protótipo com valores de IC50 na faixa de micromolar. Os resultados apontados pela modelagem molecular indicam que descritores eletrônicos como Ehomo e Elumo podem estar associados à atividade do composto, ClogP (3,92) pode favorecer melhor permeabilidade na membrana celular, e o maior número de sítios de acepção de ligação de hidrogênio podem corroborar com a citotoxidade em linhagem A2058. Particularmente, o análogo RPF652 apresentou atividade pronunciada com valores de IC50 de 55, 67, e 87 µM contra as células A2058, SK-MEL 25, e U87, respectivamente, o que representa atividade de superior à capsaicina. Como uma tendência o composto RPF652 causou parada no ciclo de linhagem B-RAF B16F10 não levando a célula à morte. Porém esta linhagem não apresenta mutação no códon V600E. Em contraponto, o análogo RPF652 apresentou maior potência contra linhagem V600EB-RAF A2058 mutada, indicando possível seletividade em linhagens que apresentam a mutação no códon V600E da proteína B-RAF. Ademais, novos esforços devem ser concentrados no análogo RPF652 para melhor elucidação mecanística de sua atividade. / Malignant neoplasms have one of the most expensive, non-selective and toxic treatment of present times. This situation, combined with the rising incidence rate, represents a major problem for humanity. The use of natural products can be an alternative for treatment of several diseases, including cancer. Capsaicin is a natural product derived from Capsicum peppers, with reported anticancer activity and can be used as prototype for the design of new molecules with remarkable activity. Capsaicin analogues were designed and synthesized in four series of derivatives, replacing the prototype amide bond with urea and thiourea functions. The synthetic approach builds the urea/ thiourea scaffold using the reaction of piperonyl/ vanilyl amine with alkyl and aryl isocyanides/ isothiocyanides. Twenty-seven new compounds were obtained with yields from 22 to 90 %, and were fully characterized using 1H and 13C NMR, the purity was determined by melting point and HPLC. All of the obtained compounds were evaluated in MTT cytotoxic assays against different cancer cell-lines (B16F10, A2058, SK-MEL 25 and U-87), and compared with healthy human cells (T75). Additionally, the most active compound was submitted to a cell cycle arrest assay. The thiourea derivative RPF652 was the most active compound, and the urea derivatives RPF512, RPF513 and RPF514 showed good micromolar IC50 values. This results, when correlated with several in silico-calculated properties for the obtained molecules, suggests that ClogP, Ehomo, Elumo and the number of hydrogen-bond acception sites may be correlated to the anticancer activity reported. RPF652 especially, showed IC50 values with superior activity and better selectivity index when compared with capsaicin. The cell-cycle assay of RPF652 showed significant arrest in V600E-codon B-RAF non-mutated cell lines (B16F10) without killing it. V600E-codon B-RAF mutated cells A2058, were significantly more sensitive to the compound. These findings may suggest some insights about the mechanism of action and targets of this compounds.