Orientadores: Munir S. Skaf, Igor Polikarpov / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-10T11:55:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Martinez_Leandro_D.pdf: 4821126 bytes, checksum: 7d01e9286d04e5bd7cd7cb84abe10476 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Receptores nucleares (NRs) formam uma superfamília de fatores de transcrição. Os receptores de hormônios mais conhecidos são os receptores do ácido retinóico, do estrógeno, da progesterona, os dos glucocorticóides e os receptores do hormônio tireoideano (TRs). Os NRs são formados por três domínios: um domínio N-terminal que contém um fator de transcrição, um domínio de ligação com o DNA e um domínio ao qual os hormônios se ligam (LBD). O domínio de ligação com os hormônios é o maior dos três, sendo formado por cerca de 260 resíduos, 12 a-hélices e poucas e pequenas folhas-b. Aqui apresentamos estudos da dinâmica dos LBDs dos TRs. Os TRs são responsáveis pelo controle do metabolismo basal, pelo consumo de gorduras e ácidos graxos, e pelo controle da atividade cardíaca. Há fundamentalmente duas isoformas de TRs: TRa e TRb. Ligantes seletivos para uma das isoformas têm um grande valor farmacológico. As estruturas cristalográficas dos LBDs, no entanto, têm permitido apenas uma apreciação parcial das relações entre a estrutura e a função dos TRs. Aspectos dinâmicos dos LBDs parecem ter uma importância fundamental em vários mecanismos fisiológicos. Neste trabalho, apresentamos estudos de vários aspectos da dinâmica molecular dos LBDs dos receptores do hormônio tireoideano. Técnicas não-convencionais de simulações de dinâmica molecular são usadas, e novas metodologias e técnicas de análise de dados são propostas. Os estudos se iniciam pela definição dos mecanismos preferenciais de dissociação dos ligantes. O caminho preferencial de dissociação e seu fundamento estrutural são determinados. Em seguida, são feitos estudos das razões estruturais e dinâmicas da seletividade dos ligantes Triac e GC-1. No caso do Triac, as estruturas cristalográficas são aparentemente contraditórias com a seletividade observada. As simulações resolvem essa aparente contradição, e sugerem que são fatores entrópicos que fazem do Triac um ligante b-seletivo. No caso do GC-1,as simulações e as estruturas cristalográficas mostraram que são interações entre resíduos do LBD que conferem a b-seletividade. Estudos da desnaturação dos TRs por temperatura também são apresentados. As simulações mostram que a desnaturação dos LBDs ocorre primeiro pelo desenovelamento das hélices. A expansão da estrutura com a exposição do seu núcleo hidrofóbico ocorre apenas em uma segunda etapa. O resultado é coerente com estudos de dicroísmo circular nos quais uma grande estabilização do LBD pela associação do Triac é observada. Por fim, estudos dos mecanismos de difusão térmica (redistribuição de energia vibracional) dos LBDs são apresentados. Estes estudos mostram que existem três mecanismos básicos de transferência de energia cinética em proteínas. Diferentes resíduos têm diferentes contribuições para a transferência de energia. No caso dos LBDs dos receptores do hormônio tireoideano, as Argininas possuem um papel particularmente importante. Os resíduos que se destacam para a difusão térmica possuem relevância funcional, mostrando que os mecanismos observados podem ser importantes para a estabilidade dos LBDs pela dissipação de perturbações cinéticas. / Abstract: Nuclear receptors (NRs) comprise a superfamily of transcription factors. The receptors of the most well known hormones are the retinoic acid, estrogen, progesterone, glucocorticois and the thyroid hormone receptors (TRs). NRs are composed by three domains: An N-terminal domain, that contains a transcription factor, a DNA binding domain, and a ligand binding domain (LBD). The LBD is the largest of the three domains, and it is composed by roughly 260 residues, 12 a-helices and a few small b-sheets. Here we study the dynamics of the LBDs of TRs. TRs are responsible for the control of the basal metabolism, the consumption of fat, and for the control of cardiac activity. There are two TR isoforms: TRa and TRb. Ligands that are selective to one or other isoform have important pharmaceutical value. Crystallographic structures of the LBDs, however, have provided only limited information on the relationships between structure and function of TRs. Dynamic mechanisms of the LBDs seem to be involved in several physiological processes. In this work, we describe various aspects of the molecular dynamics of the LBDs of TRs. Non-conventional molecular dynamics simulation techniques are used, and new methodologies of simulation and data analysis are proposed in each study. First, we describe the mechanisms of ligand dissociation from the LBDs. The most important ligand dissociation pathway is obtained, and the structural interpretation for its relevance is elucidated. Next, studies on the selectivity of the TRb-selective ligands Triac and GC-1 are shown. For Triac, the crystallographic structures seem to be contradictory with the observed selectivity. The simulations provide an explanation for this apparent contradiction, and reveal that entropic factors are responsible for the observed selectivity. For GC-1, simulations and crystallographic structures jointly show that interaction between residues of the LBD are mostly responsible for the b-selectivity. Studies on the temperature-induced denaturation of TRs are then presented. These simulations have shown that the LBDs denaturate first by the unwinding of the helices. Expansion of the hydrophobic core occurs only as a second step. These results explain the strong stabilizing effect of Triac on the LBDs. Finally, the mechanisms of thermal diffusion (vibrational energy transfer) on the LBDs are presented. This study shows that there are three basic mechanisms of kinetic energy diffusion in proteins. Different residues have different contributions to kinetic energy dissipation. In the case of the LBDs of TRs, Arginines have particularly important roles. Residues that are important for heat diffusion are also functionally relevant. Therefore, the thermal diffusion mechanisms may be important for the stability of the LBDs by means of the dissipation of kinetic energy perturbations. / Doutorado / Físico-Química / Doutor em Ciências

Orientador: Munir Salomão Skaf / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-17T03:48:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silveira_RodrigoLeandro_M.pdf: 13554093 bytes, checksum: 1eb767e5bca2a60380f38f58f585e5fd (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: O Receptor Ativado de Proliferadores de Peroxissomos Isoforma g (PPARg ) é uma proteína pertencente à superfamília dos Receptores Nucleares. Através da ligação de pequenas moléculas, o PPARg controla a transcrição de genes ligados à diferenciação de adipócitos e ao metabolismo de glicose e de lipídeos. O PPARg tem uma enorme cavidade de ligação que permite a ligação de várias moléculas estruturalmente distintas que geram respostas fisiológicas também distintas. O PPARg é o receptor de uma classe de drogas antidiabéticas cujo principal representante é a rosiglitazona. Além disso, diversos ligantes naturais ativam o receptor e, recentemente, foi descoberto que ácidos graxos de cadeia média podem se ligar e ativar o PPARg . A estrutura cristalográfica do PPARg na presença de ácido nonanóico mostrou que havia 3 ligantes simultaneamente ligados ao receptor. Neste trabalho, utilizamos simulações de dinâmica molecular para investigar a dinâmica do PPARg ligado à rosiglitazona e aos ácidos nonanóico, cáprico e láurico. Observamos que a rosiglitazona não ocupa todo o sítio de ligação, havendo uma complementaridade entre o ligante e o receptor na base do domínio de ligação. Os ácidos graxos, por outro lado, ocupam quase 100% da cavidade de ligação. Vimos que moléculas de água dentro do sítio são essenciais para a ligação dos ácidos graxos. A capacidade de ativação dos diferentes áacidos graxos foi correlacionada à capacidade dos mesmos manter ligação de hidrogênio com o resíduo Y473, localizado na hélice 12, a qual deve ser estabilizada para ativar o receptor. Além disso, simulações de complexos formados pela ligação simultânea da rosiglitazona e de um ácido nonanóico sugeriram que o receptor pode comportar diferentes ligantes simultaneamente. Por m, utilizamos uma técnica especial de dinâmica molecular para investigar as possíveis rotas de dissociação dos ácidos graxos do receptor. Observamos que existe um caminho preferencial para a dissociação dos ligantes e que as principais flutuações estruturais da proteína envolvidas no processo ocorrem na hélice 3 do PPARg / Abstract: The Peroxisome Proliferator-Activated Receptor Isoform (PPAR ) is a protein belonging to the Nuclear Receptors superfamily. PPAR controls the transcription of genes related to adipocyte di erentiation and lipid and glucose metabolism. PPAR has a large ligand-binding pocket that allows the binding of many molecules with uncorrelated structure that generate distinct physiologic responses. PPAR is the receptor of a class of antidiabetic drugs whose the main representant is rosiglitazone. Moreover, several natural ligands activate the receptor and, recently, it was discovered that medium chain fatty acids can bind and activate PPAR . The crystallographic structure of the complex formed by PPAR and nonanoic acid showed 3 ligands simultaneously binded to the receptor. In this work, we performed molecular dynamics simulations to investigate the dynamics of PPAR in the presence of rosiglitazone and nonanoic, capric and lauric acids. We observed that rosiglitazone does not occupy the whole binding pocket and there is a complementarity between ligand and receptor. The fatty acids, on the other hand, occupy almost 100% of the binding pocket. We saw that some water molecules within the binding pocket are essential to the binding of the fatty acids. The activation capacity of the di erent fatty acids were correlated to the capacity to keep hydrogen bond with the residue Y473 of helix 12, which must be stabilized in order to activate the transcription. Furthermore, some simulations of the complex formed by simultaneus binding of rosiglitazone and nonanoic acid suggested that the receptor can bear di erent ligands simultaneously. Finally, we used a special technique of molecular dynamics to investigate the possible dissociation paths of the nonanoic acids from the receptor. The simulations suggest that there is a preferential path to the dissociation of the ligands and the main structural uctuations involved in the process take place in the helix 3 of the receptor / Mestrado / Físico-Química / Mestre em Química

O espalhamento de raios X a baixo ângulo tem se mostrado uma poderosa ferramenta na ánalise estrutural de proteínas em solução. Estudos em condições próximas ao estado nativo podem ser realizados, permitindo a visualização tridimensional de proteínas ou complexos formados. A tese apresentada aborda a teoria envolvida para utilização desta ferramenta. Uma nova metodologia foi proposta para a determinação da massa molecular de proteínas em solução, utilizando apenas uma curva de SAXS em unidades arbitrárias, visto que até o momento, este procedimento era realizado em comparação com outra proteína padrão de peso molecular conhecido. Com relação à instrumentação científica, um equipamento de SAXS foi desenvolvido no Instituto de Física de São Carlos, permitindo agora que medidas de SAXS em proteínas em solução sejam realizadas no instituto. Clonagem, expressão e purificação foram realizadas para o domínio de ligação ao DNA da isoforma do receptor tireoideano humano, a caracterização experimental desta proteína foi realizada por anisotropia de fluorescência, crosslink e SAXS. Após formação do complexo DNA-proteína, F2-DBD hTR, o mesmo foi submetido a cristalização, os cristais obtidos para o complexo não apresentaram padrão de difração e modelos de baixa resolução foram gerados utilizando SAXS. Além disso, estudos de baixo ângulo foram realizados linha de SAXS do LNLS para a enzima ferredoxina redutase de leptospira interrogans e para o complexo formado por interleucina-22 e pelo receptor interleucina-22, sendo seus modelos tridimensionais resolvidos. / Small angle X-ray scattering has been proven to be a powerful tool in the structural analysis of proteins in solution. This technique permits the three-dimensional visualization of native proteins envelop at the level of nanometers. In this study we discuss the small angle X-ray scattering theory and we proposed a new methodology to determine the molecular weight of proteins in solution, using only SAXS curve in arbitrary units. Prior the development of this method, the proteins molecular weighs were calculated by comparison with another of known size, usually bovine serum albumin. We also assembled SAXS equipment at the Physics Institute of São Carlos, which will permits in house measurements; as well as the cloning, expression and purification of DBD hTR, followed by the characterization of this protein by fluorescence anisotropy, crosslink and SAXS. The DNA-protein complex, F2-DBD hTR, was subjected to crystallization assays. Although, the crystals obtained for the complex showed no pattern of diffraction we were able to generate low-resolution models for the F2-DBD hTR using SAXS analysis. Moreover, the studies of the protein LepFNR and the complex IL-22/IL-22R1 by small angle X-ray scattering were performed in the line of SAXS of the LNLS, and their threedimensional models were resolved

Orientador: Munir Salomão Skaf / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-20T04:47:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Mottin_Melina_M.pdf: 3350054 bytes, checksum: 28a03021273db312bbcba2e77fe7b2eb (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: O Receptor Ativador da Proliferação de Peroxissomos g (PPARg) e membro de uma família de receptores nucleares cuja atividade é regulada por ligantes. O PPARg atua no metabolismo de lipídios e promove a sensibilização sistêmica à insulina, sendo, portanto, um alvo em potencial para o desenvolvimento de fármacos antidiabéticos. Dentre os ligantes desse receptor, o mais conhecido é a rosiglitazona (RSG), um agonista total que tem a utilização limitada por seus efeitos adversos: toxicidade cardiovascular, ganho de peso e retenção hídrica. A utilização de agonistas parciais é uma alternativa promissora para a redução desses efeitos, já que, apesar de apresentarem menor efeito farmacológico, conseguem desacoplar a sensibilização à insulina do acúmulo de triglicerídeos. Neste trabalho, realizamos simulações de dinâmica molecular do PPARg ligado a um agonista parcial recentemente descoberto, o GQ16. O complexo PPARg-RSG também foi simulado e utilizado como comparativo, para estudar os modos de ligação dos ligantes e suas influências sobre a dinâmica do PPARg. O mecanismo clássico de ativação do receptor é através da estabilização de uma de suas hélices (H12). Analisando-se a estabilidade da H12 durante as simulações observamos que esta permaneceu mais estável em presença da RSG em relação ao GQ16. As simulações revelaram que enquanto a RSG interage diretamente com um resíduo da H12, o GQ16 interage através de uma molécula de água, estabilizando mais fracamente a H12. Essa diferença de comportamento entre os ligantes pode estar por trás da menor ativação promovida pelo GQ16 em relação a RSG, o que está de acordo com os estudos funcionais que mostraram que o GQ16 atua como agonista parcial. Estudos recentes mostram que características estruturais do receptor são importantes na ativação ligante-específica. Um desses fatores auxiliares da ativação do PPARg está relacionado a fosforilação de uma serina (S245) do receptor, mediada por uma proteína quinase, a Cdk5. As simulações revelaram que há uma maior estabilização do loop que contém a S245 em presença do GQ16. Além disso, vimos que o resíduo K244, vizinho ao alvo da fosforilação pela Cdk5, varre um espaço conformacional menor em relação ao complexo PPARg-RSG. Esses resultados sugerem que o GQ16 possibilitaria um bloqueio mais efetivo da fosforilação, ao estabilizar esse loop como um todo, incluindo o resíduo K244 e deixando a S245 menos suscetível a acção da Cdk5 / Abstract: The Peroxisome Proliferator-Activated Receptors gamma (PPARg) is a member of a family of nuclear receptors whose activity is regulated by ligands. The PPARg acts on lipid metabolism and promotes systemic insulin sensitization, therefore being a potential target for the development of antidiabetics agents. Among the ligands of this receptor, the most popular is rosiglitazone (RSG), a full agonist which has restricted use by its side effects: cardiovascular toxicity, weight gain and water retention. The use of partial agonists is a promising alternative to reduce these effects because they can uncouple insulin sensitization from the triglyceride accumulation. In this work, we performed molecular dynamics simulation to investigate the dynamics of PPARg in presence of a partial agonist recently discovered, GQ16 and rosiglitazone (RSG). The classic mechanism of receptor activation is through the stabilization of one of its helixes (H12). Analyzing the stability of H12 during the simulations we found that it remained more stable in the presence of RSG in relation to GQ16. The simulations revealed that while RSG interacts directly with a residue of H12, GQ16 interacts through a water molecule, thus destabilizing somewhat the productive conformation of H12. This difference in behavior promoted by the ligands may underlie the lower GQ16-induced activation in relation to the RSG, which is consistent with the functional studies that showed that GQ16 acts as partial agonist. Recent studies show that structural characteristics are important in receptor ligand-specific activation. One of these auxiliary factors of the activation of PPARg is related to the phosphorylation of a serine (S245) receptor mediated by a protein kinase, Cdk5. The simulations revealed that there is a greater stabilization of the loop containing the S245 in the presence of GQ16. In addition, we found that the residue K244, neighboring the target of phosphorylation by Cdk5, sweeps a narrower conformational space in relation to complex PPARg-RSG. These results suggest that GQ16 enable a more effective blocking of the phosphorylation by stabilizing this loop as a whole, including the residue K244, letting S245 less susceptible to the action of Cdk5 / Mestrado / Físico-Química / Mestre em Química

Foi definido que elementos regulatórios da expressão atrial-específica do promotor da SMyHC3 estão contidos em um elemento complexo de resposta a receptores nucleares (ECRRN). Ensaios de transativação celular indicam que alguns receptores nucleares se ligam nesta região. A partir destes ensaios verificamos a ativação do promotor por um receptor nuclear, o COUP-TFII. Ele regula muitos processos biológicos, como angiogênese e o próprio desenvolvimento atrial. Através da deleção do ECRRN observamos que o promotor não era ativado por COUP-TFII, indicando a sua ligação nessa região. Verificamos ainda que somente o domínio de ligação ao ligante do COUP-TFII é capaz de ativar o promotor, sugerindo a necessidade de uma interação com outros RNs para ativar o promotor. Uma análise proteômica indica que a maioria dos interactores de COUP-TFII está relacionada com complexos reguladores da transcrição e com a via de sinalização do receptor de andrógenos (AR). Ensaios de transativação celular mostram que juntos, COUP-TFII e AR, são capazes de aumentar a ativação do promotor. / It was determined that regulatory elements of the atrial-specific expression of the promoter SMyHC3 are contained in a complex nuclear receptor response element (CNRRE). Cellular transactivation assays indicated certain nuclear receptors (NR) can bind in this region. From these trials, was observed the promoter activation by a nuclear receptor, COUP-TFII. It regulates many biological processes such as angiogenesis and atrial development. Deletion of CNRRE resulted in no activation of the promoter by COUP-TFII, indicating their connection in this region. We also verified that only the ligand binding domain of COUP-TFII is able to activate the promoter, suggesting interaction with other NRs to activate it. A proteomic analysis revealed that most of COUP-TFII partners relates to complexes of transcription regulators and the androgen receptor (AR) signaling pathway. Cell transactivation assays showed that together, COUP - TFII and AR, are able to increase promoter activation.

A &#946;-ionona (BI) é um isoprenóide que apresenta atividade quimiopreventiva durante a fase de promoção da hepatocarcinogênese. O presente trabalho teve como objetivo avaliar a expressão de genes modulados pela BI envolvidos na quimioprevenção durante a fase de promoção da hepatocarcinogênese induzida pelo modelo do \"Hepatócito Resistente\" (RH). Ratos Wistar machos foram submetidos ao modelo do RH e tratados durante 4 semanas consecutivas com BI (16 mg/100 g de p.c.) ou óleo de milho (OM) (0,25 ml/100 g de p.c.; grupo controle). O perfil da expressão de 1.176 genes foi analisado por macroarray no fígado dos grupos BI, OM e de ratos considerados normais (grupo N). A expressão gênica foi considerada aumentada, quando a razão de expressão foi &#8805; 1,5 ou diminuída, quando &#8804; 0,5. Aplicou-se análise hierárquica de clustering e classificação ontológica dos genes diferencialmente expressos. A expressão gênica foi validada por RT-PCR do tipo \"duplex\", utilizando-se tecido hepático microdissecado de: lesões pré-neoplásicas persistentes (pLPN) ou em remodelação (rLPN) e de regiões ao redor das LPN (surrounding). Um total de 133 e 32 genes foi considerado diferencialmente expresso entre os grupos OM (em relação ao N) e BI (em relação ao OM), respectivamente. Trinta e sete por cento dos genes diferencialmente expressos no grupo BI vs OM referiam-se a receptores celulares. Destes, 4 genes codificantes para receptores nucleares foram identificados como possíveis alvos da BI na quimioprevenção da hepatocarcinogênese: RXR&#945; (receptor X de retinóide &#945;), RAR&#946; (receptor de ácido retinóico &#946;), COUP-TFI (chicken ovalbumin upstream promoter-transcription factor I) e Nur77 (nuclear receptor 77). Em comparação ao grupo OM, a expressão de RXR&#945; e RAR&#946; foi maior (p<0,05) especificamente em pLPN e rLPN do grupo &#946;I, respectivamente. Em comparação ao grupo N, Nur77 apresentou maior (p<0,05) expressão no surrounding e nas rLPN do grupo OM. Por outro lado, a expressão de Nur77 em rLPN foi menor (p<0,05) no grupo BI do que no OM. Comparada ao grupo N, a expressão de COUP-TFI foi maior (p<0,05) no grupo OM, tanto no surrounding das LPN como nas pLPN e rLPN. Em comparação ao grupo OM, a expressão de COUP-TFI foi menor (p<0,05) no grupo BI, especificamente nas pLPN e nas rLPN. Os resultados sugerem que os receptores nucleares RXR&#945;, RAR&#946;, Nur77 e COUP-TFI representam alvos moleculares da BI relevantes para a quimioprevenção da hepatocarcinogênese em ratos. / &#946;-ionone (BI) is an isoprenoid which has chemopreventive activity during the promotion phase of hepatocarcinogenesis. This study aimed to evaluate the expression of genes modulated by BI involved in chemoprevention during the promotion phase of hepatocarcinogenesis induced model of \"Resistant Hepatocyte (RH). Male Wistar rats were submitted to the RH model and treated for 4 consecutive weeks with BI (16 mg/100 g bw) or corn oil (CO) (0.25 ml/100 g bw, control group). The expression profile of 1,176 genes was analyzed by macroarray in the liver of groups BI, CO and normal rats (group N). Gene expression was considered increased when the expression ratio was 1.5 or decreased when 0.5. Hierarchical clustering analysis and ontological classification of differentially expressed genes were applied. Gene expression was validated by RT-PCR \"duplex\", using microdissected hepatic tissue from: persistent pre-neoplastic lesions (pPNL) or remodeling pre-neoplastic lesions (rPNL) and regions around the PNL (surrounding). A total of 133 genes and 32 were considered differentially expressed between the two groups (CO to N) and BI (relative to CO), respectively. 37% of differentially expressed genes in group BI vs CO were related to cell receptors. Of these, four genes encoding for nuclear receptors have been identified as possible targets of BI in the chemoprevention of hepatocarcinogenesis: RXR (retinoid X receptor &#945;), RAR&#946; (retinoic acid receptor &#946;), COUP-TFI (chicken ovalbumin upstream promoter-transcription factor I) and Nur77 (nuclear receptor 77). Compared to CO group, the expression of RXR&#945; and RAR&#946; was higher (p <0.05) specifically in pPNL and rPNL of BI group, respectively. Compared to the group N, Nur77 showed higher (p <0.05) expression in the surrounding and rPNL of CO group. The expression of Nur77 in rPNL was lower (p <0.05) in BI than the CO group. Compared to N group, the expression of COUP-TFI was higher (p <0.05) in CO group (surrounding, pPNL and rPNL). Compared to CO group, the expression of COUP-TFI was lower (p <0.05) in BI group, specifically in the pPNL and rPNL. The results suggest that the nuclear receptors RXR&#945;, RAR&#946;, Nur77 and COUP-TFI represent relevant molecular targets of BI in the chemoprevention of hepatocarcinogenesis in rats.

Os cânceres de próstata e de mama estão entre as neoplasias mais comuns diagnosticadas na população ocidental. No Brasil, estes dois tipos de neoplasia são as principais causas de morte cuja incidência continua crescendo anualmente, sendo mais comum na população acima de 40 anos. As terapias utilizadas para os tratamentos de ambas as neoplasias estão baseadas principalmente nos receptores de hormônio (andrógeno e estrógeno). Embora muitos fármacos tenham sido desenvolvidos para os tratamentos destas patologias ao longo do tempo, eles perdem eficácia em caso de neoplasias resistentes, que apresentam mutações nas macromoléculas alvo. Assim, novas substâncias bioativas estão sendo investigadas a partir dos alvos biológicos consolidados e também para novos alvos. Neste trabalho, ensaios in vitro foram utilizados para avaliar as atividades farmacológicas e citotóxica de novas substâncias bioativas desenvolvidas no Grupo de Química Medicinal (NEQUIMED), a partir de duas linhagens celulares hormônio-dependentes para o estudo do câncer de próstata (LNCaP) e de mama (MCF-7). A partir das triagens realizadas, duas substâncias foram as mais potentes (Neq0502 e Neq0504) que levaram a morte das linhagens LNCaP e MCF-7 com IC50 na ordem de 20 a 30 &micro;mol/L, respectivamente. No ensaio de ciclo celular, Neq0502 apresentou um perfil semelhante a enzalutamida (fármaco usado como referência), sem perturbações substanciais no ciclo. No entanto, Neq0504 teve um perfil bem distinto do raloxifeno (fármaco usado como referência) para a perturbação do ciclo celular. Finalmente, o índice de seletividade estabelecido a partir dos ensaios com as células de fibroblasto (Balb/C 3T3 clone A31) demonstrou que Neq0502 foi uma substância com a maior seletividade e baixa citotoxicidade em relação à célula não tumoral dentre toda a série estudada. A partir destes dados as novas substâncias poderão ser otimizadas usando Neq0502 como matriz em estudos futuros. / Prostate and breast cancers are among the most common cancers diagnosed in the western population. In Brazil, these two types of cancer are the leading causes of death whose incidence continues to increase annually and is more common in older population than 40 years. The therapies used for the treatment of both cancers are mainly based on the hormone receptors (androgen and estrogen). Although many drugs have been developed for the treatment of these pathologies over time, lose efficacy in case of resistant cancers which have mutations on the target macromolecules. Thus, new bioactive substances are being investigated based on stable biological targets and for new targets. In this study, in vitro assays were used to evaluate the pharmacological and cytotoxic activities of new bioactive substances developed in Medicinal Chemistry Group (NEQUIMED) from two hormone-dependent cell lines for the study of prostate (LNCaP) and breast (MCF-7) cancer. From trials screenings carried out, two compounds were found the most potent (Neq0502 and Neq0504) leading to death of LNCaP and MCF-7 lines with IC50 in the range of 20 to 30 &micro;mol/L, respectively. In the cell cycle assay, Neq0502 made a similar profile to enzalutamide (drug used as a reference), without substantial disruption in the cycle. On the other hand, Neq0504 had a very different profile from raloxifene (a drug used as a reference) to the perturbation of the cell cycle. Finally, the selectivity index established from tests with fibroblast cells (Balb/C 3T3 clone A31) demonstrated that Neq0502 was a substance with high selectivity and low cytotoxicity in order to non-tumor cell from all the substances on the screening. From these data, new substances can be optimized using Neq0502 as a template in future studies.

Receptores nucleares formam uma superfamília de proteínas responsáveis pela regulação da expressão de genes. Estruturalmente, são formados por três domínios: um domínio N-terminal bastante variável, um domínio altamente conservado de ligação com o DNA e um domínio C-terminal, menos conservado, denominado domínio de ligação com o ligante (LDB). Diversos experimentos mostram que a interação com o ligante afeta a estrutura e a mobilidade da hélice C-terminal dos receptores nucleares (hélice 12 do domínio de ligação com o ligante), sendo o principal mecanismo de ativação e repressão da transcrição. As primeiras estruturas de LBDs de receptores nucleares revelaram importantes diferenças entre estruturas contendo ligantes (holo) e estruturas apo, principalmente no que diz respeito a posição da hélice 12: em estruturas apo, foi observada a H12 em uma conformação aberta, expondo o sítio de ligação com o ligante, enquanto que em estruturas holo, foi observada a H12 em uma conformação fechada, dobrada sobre o corpo do LBD e envolvendo completamente o ligante. Essa diferença sugeriu um mecanismo para a entrada e saída de ligantes do sítio de ligação denominado modelo da ratoeira, entretanto, esse modelo apresenta diversas inconsistências e tem sido desacreditado. Estudos experimentais e teóricos recentes mostram que a hélice 12 é mais móvel na ausência de ligantes, entretanto, esses estudos não fornecem evidencias de que o aumento da mobilidade da está associado com o deslocamento da H12 em relação ao corpo do LBD, como sugerido pelo modelo da ratoeira. Embora esteja claro que a hélice 12 é mais móvel na ausência de ligantes, a dimensão da variação conformacional sofrida pela hélice 12 ainda não está clara. Nesse trabalho buscamos a construção de um modelo capaz de dimensionar a mobilidade da hélice 12 através da comparação direta entre simulações de dinâmica molecular e experimentos de anisotropia de fluorescência resolvida no tempo. Utilizando simulações de dinâmica molecular reproduzimos experimentos de anisotropia de fluorescência acoplando a sonda cys-flúor a hélice 12 do PPAR&gamma; para estudar sua mobilidade. Mostramos que as observações experimentais só podem ser explicadas por conformações onde a sonda fluorescente permanece presa a superfície do LBD. Foi mostrado também que curvas de anisotropia com decaimentos comparáveis com os decaimentos experimentais estão associados a pequenas variações conformacionais de hélice 12. Simulações para dois modelos de apo-PPAR&gamma; com a H12 aberta em relação ao corpo do LBD e para as estruturas cristalográficas de apo-RXR e apo-ER, onde a H12 também adota uma conformação aberta, revelaram curvas de anisotropia com decaimentos mais rápidos que os experimentais. Esses resultados implicam em um modelo onde a H12 sofre alterações conformacionais locais, não apresentando variações tão dramáticas como o proposto pelo modelo da ratoeira. / Nuclear Hormone Receptors comprise a protein superfamily responsible for regulation of gene expression. Structurally, they are composed by three domains: a variable N-terminal domain, a highly conserved DNA-binding domain (DBD), and a less conserved C-terminal domain, known as ligand binding domain (LBD). Many experiments have shown that the interaction with ligands affects the structure and the mobility of nuclear receptors C-terminal helix (LBDs Helix 12), being the main mechanism of transcription activation and repression. The first nuclear receptor LBDs structures revealed important differences between ligand bound (holo) and apo-structures concerning the position of the H12: in apo structures, H12 adopted an open conformation, exposing the ligand binding pocket, whereas in holo structures, the H12 was closed, packed over the body of the LBD, burying completely the ligand. This difference suggested a mechanism for ligand entry and exit from the binding pocket called mouse-trap model, however this model has several inconsistencies and has been discredited. Recent experimental and theoretical studies have shown that H12 is more labile in the absence of ligand, but these studies dont provide evidences that the increase in the mobility is associated with the detachment of H12 from the body of the LBD as suggested by the mouse-trap model. Although its clear that H12 is more flexible in the absence of ligands, the size of the conformational changes undergone by H12 is not yet clear. In this work we seek to construct a definitive model for the range of motions that H12 may undergo in the presence or absence of ligand using molecular dynamics simulations. Through direct comparison between molecular dynamics simulations and time-resolved fluorescence anisotropy experiments, we show that experimental observation can only be explained by conformations where the fluorescent probe is interacting with the surface of the PPAR&gamma; surface. We also show that simulations with anisotropy decay rates comparable to the experimental decay are associated with small helix 12 conformational changes. Simulations with two models of apo-PPAR&gamma; with H12 detached from the body of the LBD and with crystallographic structures of apo-RXR and apo-ER, where the H12 also is in an open conformation, display anisotropy decay rates significantly faster than the experimental ones. These results imply a model for the molecular mobility of the LBD where H12 undergoes local conformational changes and should exhibit dynamic properties less dramatic than proposed by the mouse trap model.

Os receptores ativadores da proliferação de peroxissomos (PPARs) são fatores de transcrição dependentes da ligação de ligantes e possuem um papel chave no controle do metabolismo dos lipídios e da glicose. Existem três isotipos desse receptor: PPAR&alpha;, PPAR&beta; e PPAR&gamma;. O PPAR&gamma; é alvo molecular para os compostos TZDs, os quais são fármacos usados clinicamente no controle da diabetes do tipo 2, aumentando a sensibilidade à insulina. Enquanto que os fibratos são os fármacos que atuam no PPAR&alpha; e são utilizados para diminuir os níveis de triglicerídeos. A maioria dos pacientes que sofrem com a diabetes do tipo 2 apresentam desordens no metabolismo de lipídios. Mesmo com a existência de fármacos capazes de controlar estas desordens metabólicas, a busca de um agonista dual para os PPAR&alpha; e PPAR&gamma; é um grande desafio no controle da síndrome metabólica, uma vez que este composto pode combinar os dois efeitos terapêuticos em uma única molécula. O GL479 é um agonista dual que foi sintetizado com dois grupos farmacóforos, ligando-se tanto ao PPAR&alpha; quanto ao PPAR&gamma;. Dentro desse contexto, este estudo apresenta as bases estruturais de interação do agonista dual GL479 aos PPARs por meio da determinação estrutural dos complexos PPAR&alpha;-LBD:GL479 e PPAR&gamma;-LBD:GL479. A análise detalhada desses complexos revelou diferentes modos de interação do ligante em cada receptor, porém em ambos os casos o GL479 interage com a Tyr da H12. Na estrutura do PPAR&alpha;-LBD, o ligante adquiriu a característica de um agonista total e no caso do PPAR&gamma;-LBD, o GL479 adotou características de um agonista parcial dependente da interação com a H12. Além das analises do agonista dual, 16 compostos foram identificados por docking como ligantes do PPAR&gamma;. Três desses ligantes (8, 10 e 15) foram caracterizados por ThermoFluor e fluorescência de polarização com valores de IC50 menor que 10 &micro;M. Adicionalmente, um dos compostos identificados no docking (16) foi cocristalizado com PPAR&gamma;-LBD. A conformação adotada pelo ligante não permitiu que ele interagisse diretamente com a H12, sugerindo que este composto possa atuar como um agonista parcial independente da H12. Todas estas descobertas podem ser exploradas no desenho de novos moduladores dos PPARs com menores efeitos adversos ou até mesmo na busca de agonistas duais PPAR&alpha; &frasl;&gamma;, que combine os efeitos terapêuticos no tratamento da diabetes do tipo 2 e da dislipidemia. / Peroxisome proliferator-activated receptors (PPARs) are ligand-dependent transcription factors that control various functions in human organism and they play key roles in the control of glucose and lipid metabolism. There are three different PPAR isotypes: PPAR&alpha;, PPAR&beta; e PPAR&gamma;. PPAR&gamma; is a molecular target of TZD agonists, which are clinically used drugs in the control of type 2 diabetes by increasing insulin sensitivity. Whereas fibrates are drugs that act on PPAR&alpha; and are used to lower serum triglyceride levels. The most patients who have type 2 diabetes also display lipid metabolism disorders. Even with the existence of drugs that can control these metabolic disorders, the search of dual agonist for PPAR&alpha; and PPAR &gamma; is a major challenge in the control of metabolic syndrome, because this compound could combine both therapeutic effects in a single molecule. GL479 is a dual agonist that was synthesized based on a combination of two key pharmacophores, with the ability to bind in the both PPARs, &alpha;, and &gamma;. Thus, this study reveals the structural basis for this dual agonist GL479 by structural determination of the complexes PPAR&alpha;-LBD:GL479 and PPAR&gamma;-LBD:GL479. The detailed analysis of these complexes showed different ligand binding modes for each receptor, however, in the both cases the GL479 interacted with the Tyr of H12. In the PPAR&alpha;-LBD structure the ligand acquired the features of full agonist and in the case of PPAR&gamma;-LBD, GL479 adopted features of a partial agonist dependent of H12 interaction. In addition to the dual agonist analysis, sixteen compounds were identified as PPAR&gamma; ligand by docking. Three of these ligands were characterized by ThermoFluor and fluorescence polarization, which resulted in IC50 values smaller than 10 &micro;M. Additionally, one of the compounds, identified by docking, was co-crystallized with PPAR&gamma;. The ligand conformation adopted would not allow it a direct interaction with the H12. These contacts were mediated by one water molecule, suggesting this compound might also act as a partial agonist, independent of H12 interaction. All these findings may be explored for the design of PPARs novel modulators with lower side effects, as well, in the exploration of dual agonists PPAR&alpha; &frasl; &gamma; that combines the therapeutic effects in the treatment of type 2 diabetes and dyslipidemia.

Submitted by Ana Maria Fiscina Sampaio (fiscina@bahia.fiocruz.br) on 2012-09-04T17:42:37Z No. of bitstreams: 1 Vanessa Lima Souza Vilar Estudo da interaão de fisalina F....pdf: 1393743 bytes, checksum: 1dd12e24922cdabadb9ab093b671a667 (MD5) / Made available in DSpace on 2012-09-04T17:42:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Vanessa Lima Souza Vilar Estudo da interaão de fisalina F....pdf: 1393743 bytes, checksum: 1dd12e24922cdabadb9ab093b671a667 (MD5) Previous issue date: 2010 / Fundação Oswaldo Cruz. Centro de Pesquisas Gonçalo Moniz. Salvador, Bahia, Brasil / As fisalinas são seco-esteróides isolados de espécies do gênero Physalis que apresentam diversas atividades biológicas. Em estudos in vitro e em modelos de doenças mediadas pelo sistema imune, foi demonstrado que a fisalina F possui potente atividade imunossupressora, independente da ativação do receptor de glicocorticóide. Neste trabalho foi avaliado se a ação deste esteróide está relacionada à ativação do receptor de vitamina D (VDR), que é um fator de transcrição ativado pela vitamina D3. Inicialmente foi realizado um ensaio de translocação do VDR utilizando células COS-7 transfectadas com plasmídeo codificante para a proteína de fusão YFP-VDR, formada pelo VDR associado à proteína fluorescente amarela. As células transfectadas foram tratadas com 100 ηM da fisalina F e também da fisalina D, que não possui atividade imunossupressora, dexametasona e vitamina D3. Observou-se por microscopia de fluorescência o mesmo padrão de translocação do VDR do citoplasma para o núcleo em células tratadas com a fisalina F e com a vitamina D3, mas não com dexametasona ou fisalina D. Para comprovar a atividade do VDR como fator de transcrição sob ação da fisalina F, células COS-7 foram transfectadas com pTA-LUC (plasmídeo controle) ou pVDR-LUC que codifica a proteína luciferase sob o controle de elementos responsivos ao VDR. Após a transfecção, as células foram incubadas com os mesmos estímulos e na mesma concentração do ensaio de translocação ou apenas com veículo. As atividades da luciferase nos grupos tratados com fisalina F e vitamina D3 foram semelhantes e também superiores às do grupo tratado com veículo, fisalina D e dexametasona. Foi realizada a expressão do VDR em Escherichia coli BL21 (DE3) Rosetta utilizando o plasmídeo HS_VDR_EC1-pQE-T7, o qual codifica o VDR associado a uma cauda de 6 histidinas. Nas condições testadas, a proteína expressada encontrava-se em corpos de inclusão. Esta proteína purificada poderá ser utilizada em futuros estudos de interação entre VDR e fisalinas. Em conclusão, nossos resultados sugerem que a fisalina F interage com o VDR e que as atividades destas fisalinas podem ser atribuídas, ao menos em parte, à ativação deste receptor nuclear. / Physalins are secosteroids isolated from species of the genus Physalis endowed with several biological activities. Studies in vitro and in models of immune-mediated diseases have shown that physalin F has potent immunosuppressive activity independent of the glucocorticoid receptor. in this study we evaluated whether the action of this steroid is related to activation of the vitamin D receptor (VDR), which is a transcription factor activated by vitamin D3. Initially we evaluated the translocation of the VDR using COS-7 cells transfected with plasmid encoding a fusion protein YFP-VDR formed by VDR associated with yellow fluorescent protein. The transfected cells were treated with 100 ηM of physalins F and D, dexamethasone, and vitamin D3. We observed by fluorescence microscopy the translocation of VDR from the cytoplasm to the nucleus in cells treated with physalin F and with vitamin D3, but not with dexamethasone or physalin D. To prove the transcription factor activity of VDR under the action of physalin F, COS-7 cells were transfected with PTA-LUC (plasmid control) or pVDR-LUC that encodes the protein luciferase under de control of VDR responsive elements. After transfection, cells were incubated with vehicle or physalins F and D, dexamethasone and vitamin D3 at the same concentration of translocation test. The luciferase activity of cells treated with vitamin D3 and physalin F were similar, and higher than group treated with vehicle, dexamethasone or physalin D. The VDR expression was done in Escherichia coli BL21 (DE3) Rosetta. For this, we used the plasmid PQE-HS_VDR_EC1-T7, which encodes the VDR protein associated with a tail of 6 histidines. Under the conditions tested, the expressed protein was in inclusion bodies. This purified protein can be used in future studies of interaction between VDR and physalins. Our results suggest that physalin F interacts with the VDR and the activities of this physalin can be attributed at least in part to activation of this nuclear receptor.