Submitted by Alessandra Portugal (alessandradf@ioc.fiocruz.br) on 2013-09-24T19:31:30Z No. of bitstreams: 1 Gilberto Ferreira da Silva_Tese.pdf: 10525757 bytes, checksum: fed4f4587ca5231f5b7517d0ec5bee91 (MD5) / Made available in DSpace on 2013-09-24T19:31:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Gilberto Ferreira da Silva_Tese.pdf: 10525757 bytes, checksum: fed4f4587ca5231f5b7517d0ec5bee91 (MD5) Previous issue date: 2012 / Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Vice Direção de Ensino, Informação e Comunicação. Rio de Janeiro, RJ, Brasil. / Doenças autoimunes abrangem uma grande variedade de desordens inflamatórias, até hoje consideradas incuráveis, tais como Artrite Reumatoide, Asma, Colite Ulcerativa, Doença de Crohn, Esclerose Múltipla, Hepatite Autoimune, e outras. Elas são caracterizadas pelo acúmulo exagerado e desmotivado de leucócitos em alguns órgãos, atacando células sadias do próprio organismo, lesionando e destruindo tecidos importantes. As integrinas, receptores glicoproteínicos expressos na superfície dos leucócitos, têm papel importante nesse processo: elas modulam a adesão dos leucócitos através da interação com seus ligantes primários, VCAMs (Vascular Cell Adhesion Molecules), expressos no tecido afetado. A interação integrina/ligante é que viabiliza a migração do leucócito do vaso sanguíneo para o interior do tecido. Sendo assim, uma alternativa terapêutica promissora, ainda sob investigação, para essas doenças é a administração de antagonistas, moléculas que tenham afinidade pelas integrinas de modo a se ligar a elas preferencialmente aos ligantes primários, dessa maneira inibindo a passagem dos leucócitos para o sítio da inflamação. No caso de Artrite Reumatoide, Asma e Esclerose Múltipla, a integrina de maior importância é a α4β1, para a qual uma boa quantidade de antagonistas já foi identificada. Infelizmente, porém, por variados motivos, nenhuma dessas drogas tem viabilidade para aplicação a seres humanos. Um indicador quantitativo da capacidade, exibida por uma droga, de inibir determinado processo biológico ou bioquímico é o índice IC50, definido pelo FDA como "a concentração (dessa droga) requerida para a inibição de 50% do processo in vitro". A partir, pois, de uma lista, compilada da literatura, de moléculas com capacidade, já experimentalmente quantificada, de antagonismo à integrina α4β1, nós participamos da busca de novos antagonistas construindo e aplicando modelos estatísticos de estimativa do índice IC50 para novas moléculas. As ferramentas que usamos são oriundas da Topologia Molecular, um campo de pesquisas da Teoria dos Grafos em Química, que busca inferir quantitativamente características importantes das moléculas a partir da topologia (vértices, arestas, adjacências, etc.) de grafos correspondentes a essas moléculas. / Autoimmune diseases cover a large variety of inflammatory disorders like Rheumatoid Arthritis, Asthma, Ulcerative Colitis, Crohn Disease, Multiple Sclerosis, Autoimmune Hepatitis, and others. To date, all them seem to be incurable. They are characterized by excessive and unnecessary accumulation of leukocytes in healthy organs, attacking the body's own healthy cells, injuring and destroying important tissues. Integrins, glycoprotein receptors expressed on the surface of leukocytes, play an important role in this process: they modulate leukocyte adhesion and migration from the blood vessel into the tissue through interaction with its ligands primary VCAMs (Vascular Cell Adhesion Molecules), expressed in the affected tissue. Thus, a promising alternative treatment for those diseases, still under investigation, is the administration of antagonists: molecules that bind to integrins with affinity comparable to that of their primary ligands, thereby inhibiting the migration of leukocytes to the site of inflammation. For rheumatoid arthritis, asthma and multiple sclerosis, the most important integrin is α4β1, for which several antagonists have been identified and published. Unfortunately, for various reasons, none of these drugs is feasible for application to humans; this way, the search for new antagonists is still active. A quantitative indicator of the ability of a drug to inhibit a biological or biochemical process is the IC50 index, defined by the FDA as "the concentration (of the drug) required for 50% inhibition of process in vitro". We perform participate in the search for new α4β1 antagonists by: starting with a list of antagonists compiled from the literature with their experimentally evaluated IC50 evaluated experimentally compiled from the literature, we build and apply statistical models to estimate the IC50 index for new molecules. We use tools derived from molecular topology, a research field of research of Chemical Graph Theory, which aims to infer quantitatively important characteristics of the molecules from the topology (vertices, edges, adjacencies , etc.) of the graphs corresponding to these molecules.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In this work is described the intermolecular interactions and the molecular topology present in the crystal packing of 3-amine-4-halo-5-methylisoxazoles. First was described the obtention of the 3-amine-4-halo-5-methylisoxazoles by halogenations of the compound 3-amine-5-methylisoxazol with N-chlorosuccinimide, N-bromosuccinimide and N-iodoosuccinimide. The crystal packing of the 3-amine-4- halo-5-methylisoxazoles show a great variety of intermolecular interactions such as: hydrogen bonding, halogen bonding, π π interactions and C-H π interactions. Further analysis of crystal packing showed that these compounds have a molecular coordination number equal to 14. The correlation between molecule molecule energy contact and the contact area between the molecules showed that, with the exception of dimmers formed by strong hydrogen bonds, all the other interactions have a large dependence of the contact area. The melting enthalpy of the 3-amine-4- halo-5-methylisoxazoles grows with the increases of the total energy of the contacts of the clusters, showing that these physic property depends of the intermolecular interactions present in the crystal. The analysis of theory levels used to determine the molecule molecule energies contact demonstrates that, when is used the method counterpoise for basis set superposition error (BSSE), the level of theory MP2/Augcc- pVDZ show energy values very close to the energy at the MP2/cc-pVTZ level of theory. The functional B97-D and ωB97X-D, based on the DFT theory, also showed satisfactory energy values, very close to those obtained by MP2. / Neste trabalho são descritas as interações intermoleculares e a topologia molecular referente ao empacotamento cristalino de 3-amino-4-halo-5-metilisoxazóis. Primeiramente foi descrita a obtenção dos 3-amino-4-halo-5-metilisoxazóis através da halogenação do composto 3-amino-5-metilizoxazol com N-clorosuccinimida, Nbromosuccinimida e N-iodosuccinimida. O empacotamento cristalino dos 3-amino-4- halo-5-metilisoxazóis apresentou uma grande diversidade de interações intermoleculares incluindo: ligações de hidrogênio, ligações de halogênio, interações π π e C-H π. Uma análise mais detalhada do empacotamento cristalino demonstrou que estes compostos apresentam um número de coordenação molecular igual a 14. A correlação entre a energia de contato molécula molécula e a área de contato entre as moléculas demonstrou que, com exceção dos dímeros formados por ligações de hidrogênio fortes, as demais interações apresentam uma grande dependência da área de contato. A entalpia de fusão dos 3-amino-4-halo-5- metilisoxazol aumenta com o aumento da energia total do cluster demonstrando que esta propriedade física está vinculada as interações intermoleculares presentes no cristal. A análise dos níveis de teoria utilizados para determinar as energias de contato molécula molécula demonstra que ,quando utilizado o método counterpoise para o erro de sobreposição de bases (BSSE), o nível de teoria MP2/Aug-cc-pVDZ apresentou valores de energia muito próximos ao do nível MP2/cc-pVTZ. Os funcionais B97-D E ωB97X-D, baseados na teoria DFT também apresentaram valores de energia satisfatórios, muito próximos aos obtidos pelo MP2.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / This study shows the influence of the molecular topology of the crystal of a series of 14 pyrazolo[1,5-a]pyrimidines. The topological data were obtained from X-ray diffraction data and energy stabilization were determined by thermal analysis and chemical computations. Topological analysis carried out was Molecular Coordination Number (NCM) using the Voronoi-Dirichlet polyhedra and Hirshfeld surface. The NCM found for the majority of compounds was 14. Furthermore, it was determined contact area and the solid angle between molecules of the first coordination sphere of the cluster. Several correlations between data were performed, where it is possible highlight the correlation between the area of contact of the cluster molecules and the interaction energy and the solid angle and interaction energy were established. These correlations showed that there is a proportionality between the data, showing that the greater the contact area, the greater the interaction energy for a series of pyrazolo[1,5-a]pyrimidine studied in this thesis. As the contact area, solid angle also presents proportionality with the calculated interaction energy. Among the atom-atom contacts present on the surface of the test compounds was observed that contacts C∙∙∙H and C∙∙∙C are key to stabilize the crystals. This result corroborates the hypothesis that the contact surface between the molecules would be the driving force for the crystalline arrangement. / Este trabalho apresenta o estudo da influência da topologia molecular na organização cristalina de uma série de 14 pirazolo[1,5-a]pirimidinas. Os dados topológicos foram obtidos por difratometria de raios-X e os dados de energia de estabilização foram determinados por análises térmicas e cálculos computacionais. Dentre as análises topológicas realizadas destaca-se a determinação do Número de Coordenação Molecular (NCM) usando o Poliedro de Voronoi-Dirichlet e a Superfície de Hirshfeld. O NMC encontrado para a maioria dos compostos foi de 14. Além disso, foi determinada a área de contato, bem como o ângulo sólido entre as moléculas da primeira esfera de coordenação do cluster. Estabeleceu-se uma serie de correlações entre os dados obtidos, entre elas, destaca-se a correlação entre esta área de contato entre as moléculas do cluster e a energia de interação, bem como a correlação ângulo sólido e energia de interação. Ambas correlações mostraram que há uma proporcionalidade entre os dados, mostrando que quanto maior a área de contato, maior a energia de interação para a série de pirazolo[1,5-a]pirimidinas estudadas nesta dissertação. Assim como a área de contato, o ângulo sólido também apresenta uma proporcionalidade com a energia de interação calculada. Dentre os contatos átomo-átomo presentes na superfície dos compostos em estudo, observou-se que os contatos C∙∙∙H e C∙∙∙C são os principais para a estabilização dos cristais estudados. Este resultado corrobora com a hipótese de que a superfície de contato entre as moléculas seria a força motriz para o arranjo cristalino.