A hemoglobina (Hb) é uma fonte reconhecida de peptídeos com funções biológicas diversas. O fragmento 33-61 da cadeia α da Hb, isolado do trato gastrointestinal do carrapato Boophilus microplus, foi o primeiro a ser descrito com ação antimicrobiana. O seu análogo sintético amidado, Hb33-61a, mostrou-se ativo contra bactérias Gram-positivas e fungos [Fogaça et al. (1999) J. Biol. Chem. 274, 25330-4]. O estudo de análogos do Hb33-61 nas formas amidada e com carboxila livre revelou que a amidação provoca aumento significativo da atividade frente a Candida albicans. Por apresentar propriedades biológicas e estruturais idênticas às do Hb33-61a, o Hb40-61a pareceu ser a sua porção mÌnima ativa [Sforça et al. (2005) Biochemistry 44, 6440- 51; Machado et al. (2007) Biopolymers 88, 413-26]. Para comprovar tal sugestão, no presente trabalho, sintetizamos, purificamos e caracterizamos novos an·logos do Hb33-61a, bem como os avaliamos quanto às suas atividades frente a C. albicans e Micrococcus luteus. Os resultados confirmaram a sugestão apenas para a ação antifúngica. O análogo Hb40-61a também se mostrou ativo frente a C. albicans resistente a fluconazol. A sua atividade antifúngica se mostrou fortemente dependente da força iônica do meio. A sua baixa atividade hemolítica foi confirmada mesmo em meio de baixa força iônica. O peptídeo Hb40-61a não apresentou sinergismo com o fluconazol frente a C. albicans. A cinética de morte celular mostrou que ele mata a levedura de forma rápida. Portanto, esta hemocidina sintética pode apresentar valor comercial se a via de administração for tópica ou se o seu uso envolver meios de baixa força iônica. Além disso, ela é um modelo valioso para o estudo do mecanismo de ação de peptídeos antimicrobianos com características estruturais similares e pode servir de base para o desenho de novos agentes antibiôticos. / It is well known that hemoglobin (Hb) is a source of biologically active peptides. The fragment 33-61 of bovine hemoglobin α-chain, isolated from the gut contents of the tick Boophilus microplus, was the first identified with antimicrobial activity . Its amidated analogue, Hb33-61a, showed to be active against Gram-positive bacteria and fungi strains [FogaÁa et al. (1999) J. Biol. Chem. 274, 25330-4]. The study of a series of carboxyl-free and amidated synthetic analogues of Hb33-61 revealed that C-terminus amidation enhances the activity against Candida albicans. Since Hb33-61a and Hb40-61a presented identical biological and structural properties, it seemed that Hb40-61a was Hb33-61a minimal active motif [SforÁa et al. (2005) Biochemistry 44, 6440- To test this suggestion, in the present study 51; Machado et al. (2007) Biopolymers 88, 413-26]. we synthesized, purified and characterized Hb40-61a analogues and assayed them against C. albicans and Micrococcus luteus. The results confirmed the suggestion only for the antifungal activity. When tested against fluconazole-resistant C. albicans, Hb40-61a was also active. Its antifungal activity showed to be dependent on the ionic strength of the medium. Its low hemolytic activity was confirmed even under low ionic strength conditions. Hb40-61a had no synergic effect with fluconazole on C. albicans. In vitro time-kill assays demonstrated that Hb40-61a kills the yeast rapidly. Therefore, this synthetic hemocidin may be of commercial interest for topical application or other uses involving low ionic strength medium. Moreover, it can serve as a template for the study of the mechanism of action of structurally related antimicrobial peptides or for the design of novel antibiotic drugs.

A introdução de um grupo substituinte na molécula de um fármaco promove alterações químico-estruturais que, por sua vez, modificam suas propriedades físicoquímicas. O arranjo espacial de átomos ou grupos de átomos, em especial grupos funcionais, na molécula de um fármaco, expressos por meio de suas propriedades físico-químicas, influenciam direta ou indiretamente na interação fármaco-receptor. Esta, por sua vez, determina aspectos farmacológicos e farmacocinéticos que influem na eficácia terapêutica do medicamento. Assim, uma série de compostos 2-[5-nitro-tiofen-2-il]-3-acetil-5-[4-fenil-substituído]-2,3-diidro-1,3,4-oxadiazolínicos foi planejada e os análogos foram sintetizados, identificados estruturalmente e avaliados in vitro quanto a atividade antimicrobiana frente a Staphylococcus aureus (cepa ATCC 25923), expressa pela determinação da concentração inibitória mínima. Cepas desta bactéria são comuns em infecções hospitalares e frequentemente apresentam caráter de multi-resistência, portanto, alternativas aos fármacos comumente empregados na terapia antibacteriana, especialmente em infecções multi-resitentes, são alvo de estudos e desenvolvimento. Relações entre mudanças estruturais de 2-[5-nitro-tiofen-2-il]-3-acetil-5-[4- fenil-substituído]-2,3-diidro-1,3,4-oxadiazolinas e suas respectivas concentrações inibitórias mínimas podem fornecer informações sobre a influência de propriedades físico-químicas na ação antibacteriana destes compostos, informações estas que podem contribuir para o entendimento das relações entre a estrutura química e a atividade biológica desta classe de compostos, visando a identificação qualitativa e quantitativa das propriedades físico-químicas que influenciam no perfil farmacológico desta classe de compostos. Os grupos substituintes introduzidos nos derivados de 2,3-diidro-1,3,4-oxadizolinas-2,3,5-substituídas contribuem para alterações em suas propriedades físico-químicas, sendo representadas por parâmetros físico-químicos que descrevem a natureza e intensidade da alteração observada. O presente trabalho objetivou identificar, partindo das propriedades físico-químicas, fatores da estrutura química que favoreçam a atividade antimicrobiana dos compostos estudados. A atividade antimicrobiana, expressa pela concentração inibitória mínima, foi determinada pelo procedimento de microdiluição sucessiva, no qual diferentes concentrações de composto a ser analisado foram incubadas em presença de inóculo de Staphylococcus aureus, em meio de cultura líquido. As microdiluições originam concentrações decrescentes a fim de se determinar a menor concentração do composto testado onde o crescimento microbiano foi inibido. Foram realizadas comparações entre as concentrações inibitórias mínimas dos compostos analisados e destas com parâmetros estruturais que representam as propriedades físico-químicas dos compostos. Baseado nas análises comparativas, identificou-se tendências que evidenciam a preponderância de propriedades físicoquímicas sobre a atividade antimicrobiana desempenhada. Constatou-se que a hidrofobicidade influi significativamente na atividade antimicrobiana. Observou-se também que o efeito eletrônico por indução e o volume do grupo substituinte em posição para-fenila também influenciam a ação antimicrobiana, mas estas ainda não foram conclusivas, carecendo de estudos mais aprofundados que levem à compreensão dos fatores estruturais que mais influenciam a ação antimicrobiana de 2-[5-nitro-tiofen-2-il]-3-acetil-5-[4-fenilsubstituído]- 2,3-diidro-1,3,4-oxadiazolinas, de forma a fundamentar o planejamento de futuros candidatos a fármacos antimicrobianos a partir desta classe de compostos. / The introduction of a substitute group within a drug molecule promotes chemical-structure shifts, which by consequence, alters its physical-chemical properties. The atomic special design, particularly the one related to functional groups, assumed in a drug molecule, expressed by the physical-chemical properties, interferers directly or indirectly on drug-receptor interaction. Theses effects collaborate to pharmacologic and pharmacokinetics aspects of drugs, interfering with its therapeutic efficient. Therefore, a set of 2-[5-nitro-thiophen-2-yl]-3-acetyl-5-[4- substitued-phenyl]-3,4-dihydro-1,3,4-oxadiazolines compounds was designed and its analogs synthesized, structurally identified, and in vitro assayed due to its antimicrobial activity against ATCC 25923 Staphylococcus aureus strains, through the determination of minimum inhibitory concentration. Strains of such bacterial species are commonly present within hospital infections, and frequently appear as multi-resistant variant. Consequently, alternatives to the agents usually applied in antimicrobial chemotherapy, particularly to multi-resistant infections, are target for drug research and development. Relations among structural shifts on 2-[5-nitro-thiophen-2-yl]-3-acetyl-5-[4-substitued-phenyl]-3,4-dihydro-1,3,4-oxadiazolines compounds and its respective minimum inhibitory concentration may lead to information about the influence of physical-chemical properties in antimicrobial activity. Continually, such information might contribute to the elucidation of chemical structure-biological activity relationship of these compounds. The substitutes groups inserted on 2,3,5-substituted-3,4-dihydro-1,3,4-oxadiazolines derivates contribute to differs the molecule physical-chemical properties, which is represented by its physical-chemical parameters, which describe the nature and intensity of the observed modification. Therefore, the following study aimed to identify, throughout physical-chemical properties, chemical structure factors that favor the antimicrobial activity of the synthesized compounds. The antibacterial activity, expressed as the minimum inhibitory concentration, was quantified by the microdilution method, where gradual concentrations of the tested conpound were incubated within ATCC 25923 Staphylococcus aureus cells suspended in broth medium. The microdilutions originated descending concentrations, in order to spot the minimum concentration whose microbial growth was inhibited. The minimum inhibitory concentration regarded to each compound was correlated to its physical-chemical parameters. Based on observed relations, it could be identified evidences assuming the physical-chemical properties relevance on antimicrobial assay. It was verified that hydrophobic effects interferes with antimicrobial activity, as well as inductive electronic effects and molecular volume of substitute group in para-phenyl position. These factors contribute to physical-chemical properties shifts and therefore play a role on the antimicrobial action. However, these latest two influences were enable to conclude, suggesting the need of more extensive studies. So that, a more profound comprehension about structure factors that interfere with 2,3,5-substitued-3,4-dihydro-1,3,4-oxadiazolines derivates might lead to the rational design of potential antimicrobial agents among this class of compounds.

A introdução de um grupo substituinte na molécula de um fármaco promove alterações químico-estruturais que, por sua vez, modificam suas propriedades físicoquímicas. O arranjo espacial de átomos ou grupos de átomos, em especial grupos funcionais, na molécula de um fármaco, expressos por meio de suas propriedades físico-químicas, influenciam direta ou indiretamente na interação fármaco-receptor. Esta, por sua vez, determina aspectos farmacológicos e farmacocinéticos que influem na eficácia terapêutica do medicamento. Assim, uma série de compostos 2-[5-nitro-tiofen-2-il]-3-acetil-5-[4-fenil-substituído]-2,3-diidro-1,3,4-oxadiazolínicos foi planejada e os análogos foram sintetizados, identificados estruturalmente e avaliados in vitro quanto a atividade antimicrobiana frente a Staphylococcus aureus (cepa ATCC 25923), expressa pela determinação da concentração inibitória mínima. Cepas desta bactéria são comuns em infecções hospitalares e frequentemente apresentam caráter de multi-resistência, portanto, alternativas aos fármacos comumente empregados na terapia antibacteriana, especialmente em infecções multi-resitentes, são alvo de estudos e desenvolvimento. Relações entre mudanças estruturais de 2-[5-nitro-tiofen-2-il]-3-acetil-5-[4- fenil-substituído]-2,3-diidro-1,3,4-oxadiazolinas e suas respectivas concentrações inibitórias mínimas podem fornecer informações sobre a influência de propriedades físico-químicas na ação antibacteriana destes compostos, informações estas que podem contribuir para o entendimento das relações entre a estrutura química e a atividade biológica desta classe de compostos, visando a identificação qualitativa e quantitativa das propriedades físico-químicas que influenciam no perfil farmacológico desta classe de compostos. Os grupos substituintes introduzidos nos derivados de 2,3-diidro-1,3,4-oxadizolinas-2,3,5-substituídas contribuem para alterações em suas propriedades físico-químicas, sendo representadas por parâmetros físico-químicos que descrevem a natureza e intensidade da alteração observada. O presente trabalho objetivou identificar, partindo das propriedades físico-químicas, fatores da estrutura química que favoreçam a atividade antimicrobiana dos compostos estudados. A atividade antimicrobiana, expressa pela concentração inibitória mínima, foi determinada pelo procedimento de microdiluição sucessiva, no qual diferentes concentrações de composto a ser analisado foram incubadas em presença de inóculo de Staphylococcus aureus, em meio de cultura líquido. As microdiluições originam concentrações decrescentes a fim de se determinar a menor concentração do composto testado onde o crescimento microbiano foi inibido. Foram realizadas comparações entre as concentrações inibitórias mínimas dos compostos analisados e destas com parâmetros estruturais que representam as propriedades físico-químicas dos compostos. Baseado nas análises comparativas, identificou-se tendências que evidenciam a preponderância de propriedades físicoquímicas sobre a atividade antimicrobiana desempenhada. Constatou-se que a hidrofobicidade influi significativamente na atividade antimicrobiana. Observou-se também que o efeito eletrônico por indução e o volume do grupo substituinte em posição para-fenila também influenciam a ação antimicrobiana, mas estas ainda não foram conclusivas, carecendo de estudos mais aprofundados que levem à compreensão dos fatores estruturais que mais influenciam a ação antimicrobiana de 2-[5-nitro-tiofen-2-il]-3-acetil-5-[4-fenilsubstituído]- 2,3-diidro-1,3,4-oxadiazolinas, de forma a fundamentar o planejamento de futuros candidatos a fármacos antimicrobianos a partir desta classe de compostos. / The introduction of a substitute group within a drug molecule promotes chemical-structure shifts, which by consequence, alters its physical-chemical properties. The atomic special design, particularly the one related to functional groups, assumed in a drug molecule, expressed by the physical-chemical properties, interferers directly or indirectly on drug-receptor interaction. Theses effects collaborate to pharmacologic and pharmacokinetics aspects of drugs, interfering with its therapeutic efficient. Therefore, a set of 2-[5-nitro-thiophen-2-yl]-3-acetyl-5-[4- substitued-phenyl]-3,4-dihydro-1,3,4-oxadiazolines compounds was designed and its analogs synthesized, structurally identified, and in vitro assayed due to its antimicrobial activity against ATCC 25923 Staphylococcus aureus strains, through the determination of minimum inhibitory concentration. Strains of such bacterial species are commonly present within hospital infections, and frequently appear as multi-resistant variant. Consequently, alternatives to the agents usually applied in antimicrobial chemotherapy, particularly to multi-resistant infections, are target for drug research and development. Relations among structural shifts on 2-[5-nitro-thiophen-2-yl]-3-acetyl-5-[4-substitued-phenyl]-3,4-dihydro-1,3,4-oxadiazolines compounds and its respective minimum inhibitory concentration may lead to information about the influence of physical-chemical properties in antimicrobial activity. Continually, such information might contribute to the elucidation of chemical structure-biological activity relationship of these compounds. The substitutes groups inserted on 2,3,5-substituted-3,4-dihydro-1,3,4-oxadiazolines derivates contribute to differs the molecule physical-chemical properties, which is represented by its physical-chemical parameters, which describe the nature and intensity of the observed modification. Therefore, the following study aimed to identify, throughout physical-chemical properties, chemical structure factors that favor the antimicrobial activity of the synthesized compounds. The antibacterial activity, expressed as the minimum inhibitory concentration, was quantified by the microdilution method, where gradual concentrations of the tested conpound were incubated within ATCC 25923 Staphylococcus aureus cells suspended in broth medium. The microdilutions originated descending concentrations, in order to spot the minimum concentration whose microbial growth was inhibited. The minimum inhibitory concentration regarded to each compound was correlated to its physical-chemical parameters. Based on observed relations, it could be identified evidences assuming the physical-chemical properties relevance on antimicrobial assay. It was verified that hydrophobic effects interferes with antimicrobial activity, as well as inductive electronic effects and molecular volume of substitute group in para-phenyl position. These factors contribute to physical-chemical properties shifts and therefore play a role on the antimicrobial action. However, these latest two influences were enable to conclude, suggesting the need of more extensive studies. So that, a more profound comprehension about structure factors that interfere with 2,3,5-substitued-3,4-dihydro-1,3,4-oxadiazolines derivates might lead to the rational design of potential antimicrobial agents among this class of compounds.