A acne é uma condição da pele multifatorial com implicações socioeconômicas importantes. Um dos principais fatores que contribuem com a sua etiologia é a superprodução de sebo. Até o momento, há poucos tratamentos seguros e eficazes disponíveis. O receptor de melanocortina-5 (MC5R), um receptor acoplado à proteína G da família das rodopsinas, é uma das proteínas responsáveis pela diferenciação de sebócitos e consequente produção de sebo, mas não há opções de tratamento através do antagonismo deste receptor. Neste trabalho, investigamos a melanocortina-5 como alvo molecular para a descoberta de ligantes como moduladores da sebogênese. Para tanto, empregamos estudos de modelagem por homologia e triagem virtual baseada em estrutura do alvo para construir um modelo 3D da MC5R e identificar de candidatos a ligantes da proteína, respectivamente. Em seguida, avaliamos o potencial de inibição da sebogênese em sebócitos SEBO662AR em meio lipogênico. Os resultados obtidos indicaram a descoberta de peptídeos e flavonoides com características inibidoras e estimuladoras da produção de sebo. Novos esqueletos moleculares foram identificados como promissores para a modulação da sebogênese. Os estudos realizados permitirão o desenvolvimento de novos ativos dermatológicos e cosméticos com potencial de modular a oleosidade da pele, de modo a contribuir com a mitigação dos efeitos da acne, psoríase, alopecia e seborreia, entre outras doenças. / Acne is a multifactorial skin condition with important socioeconomic implications. One of the main factors that contribute with its etiology is sebum overproduction. Until now, there are few safe, effective treatments available. Melanocortin-5 receptor (MC5R), a G protein-coupled receptor of the rhodopsin family, is one of the proteins responsible for sebocyte differentiation and consequent sebum production, but there are no options for treatment by antagonism of this receptor. In this work, we investigated MC5R as molecular target for the discovery of ligands as sebogenesis modulators. For that, we used homology modeling studies, and structure-based virtual screening in order to, respectively, build a MC5R 3D model and identify ligand candidates for this protein. Then, we evaluated their sebogenesis inhibition potential on SEBO662AR sebocytes in lipogenic conditions. The obtained results indicated the discovery of peptides and flavonoids with inhibitory and stimulatory sebum production characteristics. New scaffolds were identified as promising for sebogenesis modulation. The performed studies will allow the development of novel dermatologic and cosmetic actives with the potential to modulate skin oiliness in order to contribute to the mitigation of the effects of acne, psoriasis, alopecia and seborrhea, among other diseases.

Submitted by PPG Ci?ncia da Computa??o (ppgcc@pucrs.br) on 2017-11-21T17:02:34Z No. of bitstreams: 1 Alan_Diego_dos_Santos_dis.pdf: 1881856 bytes, checksum: cf0113b0b67e0771e4b2920440d41e2b (MD5) / Rejected by Caroline Xavier (caroline.xavier@pucrs.br), reason: Devolvido devido ? falta da folha de rosto (p?gina com as principais informa??es) no arquivo PDF, passando direto da capa para a ficha catalogr?fica. on 2017-11-29T19:03:08Z (GMT) / Submitted by PPG Ci?ncia da Computa??o (ppgcc@pucrs.br) on 2017-11-30T15:50:58Z No. of bitstreams: 1 Alan_Diego_dos_Santos_dis.pdf: 1884320 bytes, checksum: 6e508a972289e66527fd4b76cbae3586 (MD5) / Approved for entry into archive by Caroline Xavier (caroline.xavier@pucrs.br) on 2017-12-04T16:14:52Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Alan_Diego_dos_Santos_dis.pdf: 1884320 bytes, checksum: 6e508a972289e66527fd4b76cbae3586 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-12-04T16:18:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Alan_Diego_dos_Santos_dis.pdf: 1884320 bytes, checksum: 6e508a972289e66527fd4b76cbae3586 (MD5) Previous issue date: 2017-03-29 / Triagem virtual de bancos de dados de ligantes ? amplamente utilizada nos est?gios iniciais do processo de descoberta de f?rmacos. Abordagens computacionais ?docam? uma pequena mol?cula dentro do s?tio ativo de um estrutura biol?gica alvo e avaliam a afinidade das intera??es entre a mol?cula e a estrutura. Todavia, os custos envolvidos ao aplicar algoritmos de docagem molecular em grandes bancos de ligantes s?o proibitivos, dado a quantidade de recursos computacionais necess?rios para essa execu??o. Nesse contexto, estrat?gias de aprendizagem de m?quina podem ser aplicadas para ranquear ligantes baseadas na afinidade com determinada estrutura biol?gica e, dessa forma, reduzir o n?mero de compostos qu?micos a serem testados. Nesse trabalho, propomos um modelo para ranquear ligantes baseados na arquitetura de redes neurais siamesas. Esse modelo calcula a compatibilidade entre receptor e ligante usando grades de propriedades bioqu?micas. N?s tamb?m mostramos que esse modelo pode aprender a identificar intera??es moleculares importantes entre ligante e receptor. A compatibilidade ? calculada baseada em rela??o ? conforma??o do ligante, independente de sua posi??o e orienta??o em rela??o ao receptor. O modelo proposto foi treinado usando ligantes ativos previamente conhecidos e mol?culas chamarizes (decoys) em um modelo de receptor totalmente flex?vel (Fully Flexible Receptor - FFR) do complexo InhA-NADH da Mycobacterium tuberculosis, encontrando ?timos resultados. / Structure-based virtual screening (SBVS) on compounds databases has been widely applied in early stage of the drug discovery on drug target with known 3D structure. In SBVS, computational approaches usually ?dock? small molecules into binding site of drug target and ?score? their binding affinity. However, the costs involved in applying docking algorithms into huge compounds databases are prohibitive, due to the computational resources required by this operation. In this context,different types of machine learning strategies can be applied to rank ligands, based on binding affinity,and to reduce the number of compounds to be tested. In this work, we propose a deep learning energy-based model using siamese neural networks to rank ligands. This model takes as inputs grids of biochemical properties of ligands and receptors and calculates their compatibility. We show that the model can learn to identify important biochemical interactions between ligands and receptors. Besides, we demonstrate that the compatibility score is computed based only on conformation of small molecule, independent of its position and orientation in relation to the receptor. The proposed model was trained using known ligands and decoys in a Fully Flexible Receptor model of InhA-NADH complex (PDB ID: 1ENY), having achieved outstanding results.

Submitted by Ricardo Cedraz Duque Moliterno (ricardo.moliterno@uefs.br) on 2017-02-14T00:41:33Z No. of bitstreams: 1 PPGBiotec - Disserta??o corrigida - Isis Bugia.pdf: 6811384 bytes, checksum: 2380cbb790d35324858de90e106415fc (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-14T00:41:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PPGBiotec - Disserta??o corrigida - Isis Bugia.pdf: 6811384 bytes, checksum: 2380cbb790d35324858de90e106415fc (MD5) Previous issue date: 2016-03-11 / The Visceral Leishmaniasis (VL) is the second most important vector-borne disease in the world, transmitted in the Americas by Lutzomyia longipalpis, vector control is essential for the prevention of the disease. But since it is not possible to identify the oviposition sites, the fight is directed to adult insects, using traps impregnated with chemical attractants. Whereas the Odorant Binding Proteins (OBPs) act in the first level of odor selection, this work used in silico methodology to identify putative vector olfactory chemical modulators based on the structure of OBPs and known ligands. For this, tridimensional (3D) structure of L. longipalpis OBPs were predicted by three comparative modeling methods. The best model, predicted by I-Tasser, was refined by Molecular Dynamics on Gromacs. Then, in a hierarchical virtual screening approach, natural compounds of ZINC12 closer to the typical OBP ligands in global chemical space, provided by ChemGPS-NP, were evaluated and staggered concerning affinity with the orthosteric site from the OBP, by molecular docking on DOCK6. The compounds were scored by GRIDSCORE, then the 100 best classified were submitted to AMBERSCORE, which took into account the flexibility from both OBP and the docked ligands. The lowest energy conformations interacted with a hydrophobic pocket through residues Met6, Gly10, Glu11, Ala9 Arg14, Leu74, Met53, Phe118, Phe119, Pro120, amino groups and formed ionic interaction with carboxyl of Glu11, Furthermore, Phe119, Asn29 and Gln69 formed hydrogen bonds, this last formed donor and acceptor H-bonds. / A Leishmaniose Visceral (LV) ? a segunda doen?a vetorial mais importante do mundo, transmitida nas Am?ricas por Lutzomyia longipalpis, o controle do vetor ? indispens?vel ? preven??o da doen?a. Mas como n?o ? poss?vel identificar onde ocorre a oviposi??o, o combate ? direcionado aos insetos adultos, utilizando armadilhas impregnadas com atrativos qu?micos. Considerando que as Prote?nas Ligadoras de Odor (OBPs) atuam no primeiro n?vel de sele??o dos odores, este trabalho utilizou uma metodologia in silico para identificar potenciais moduladores qu?micos olfativos do vetor baseando-se na estrutura das OBPs e de ligantes conhecidos. Para isso, foram preditas as estruturas tridimensionais (3D) de OBPs de L. longipalpis por tr?s m?todos de modelagem comparativa. O melhor modelo, predito pelo I-Tasser, foi refinado por Din?mica Molecular no Gromacs. Ent?o, numa abordagem hier?rquica da triagem virtual, os compostos naturais do ZINC12 mais pr?ximos dos t?picos ligantes de OBPs no espa?o qu?mico global, fornecido pelo ChemGPS-NP, foram avaliados e escalonados quanto ? afinidade com o s?tio ortost?rico da OBP, pelo acoplamento molecular no DOCK6. Os compostos foram pontuados pelo Gridscore, em seguida, os cem melhores classificados foram submetidos ? pontua??o pelo Amberscore, que levou em conta a flexibilidade tanto da OBP como dos ligantes acoplados. As conforma??es de menor energia interagiram com um bols?o hidrof?bico atrav?s dos res?duos Met6, Ala9, Gly10, Glu11, Arg14, Met53, Leu74, Phe118, Phe119, Pro120; grupamentos amino formaram pontes salinas com a carboxila do Glu11. Al?m disso, os res?duos Phe119, Asn29 e Gln69 formaram liga??es hidrog?nio, sendo que, este ?ltimo res?duo formou liga??es-H aceptoras e doadoras.

Submitted by Ricardo Cedraz Duque Moliterno (ricardo.moliterno@uefs.br) on 2017-08-08T21:31:24Z No. of bitstreams: 1 TESE_Odailson Paz - com ficha.pdf: 4071411 bytes, checksum: 033f0c18eb721e7010e1ddd7ec27e10c (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-08T21:31:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TESE_Odailson Paz - com ficha.pdf: 4071411 bytes, checksum: 033f0c18eb721e7010e1ddd7ec27e10c (MD5) Previous issue date: 2017-05-25 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior - CAPES / Adenosine receptors are considered as potential targets for the development of drugs against different pathologies because they are involved in several physiological pathways. Due to the role of adenosine receptors of subtype 2B (RA2B) in the process of sickling cell, antagonists capable of blocking RA2B may be lead compounds for the development of new therapeutic alternatives to treatment of patients with sickle cell anemia. Then, the objective of this work was to identify anti-sickle cell agents capable of blocking RA2B activity. To achieve this goal, was built a pharmacophore model (model 04) capable of differentiating true ligands false-positive (area under the ROC curve = 0.94) and to classify RA2B antagonists, not used in the calibration of the model, regarding their Biological activities pKi = 7.5-9.3 (high potency), 5.5-7.4 (intermediate potency) and 5.4-4.0 (low potency). This pharmacophore model allowed the selection of 33 lead-like compounds from the ZINC database, between them12 compounds presented anti-sickle cell activity. In vitro cell assay with an agonist (NECA) and a RA2B antagonist (MRS1754), suggest that the anti-sickle cell activity is related to modulation of RA2B. Compounds Z1139491704 (pEC50= 7,77?0,17), Z168278894 (pEC50= 7,64?0,09) e Z847449186 (pEC50= 7,66?0,21) have anti-sickling activity Higher than MRS1754 (pEC50= 7,63?0,12) and do not present cytotoxic activity at micromolar range. In sum, it can be concluded that the in silico strategy used succeeded in identifying compounds with probable action antagonists of RA2B that can be considered as prototypes for the development of drugs useful in the treatment of patients with sickle cell anemia. / Os receptores de adenosina s?o considerados como alvos potenciais para o desenvolvimento de f?rmacos contra diferentes patologias por estarem envolvidos em diversas vias fisiol?gicas. Devido ao papel dos receptores de adenosina do subtipo 2B (RA2B) no processo de falciza??o de hem?cias, antagonistas capazes de bloquear RA2B podem ser compostos prot?tipos para o desenvolvimento de novas alternativas terap?uticas para o tratamento de pacientes com anemia falciforme.Diante desse cen?rio, o objetivo desse trabalho foi identificar agentes antifalcizantes capazes de antagonizar a atividade do RA2B. Para alcan?ar esse objetivo foi constru?do um modelo farmacof?rico (modelo 04 - 3 caracter?sticas aceptor e 1 doador de liga??o de hidrog?nio e 3 centros hidrof?bicos) que ? capaz de diferenciar ligantes verdadeiros de falso-positivos (?rea sob a curva ROC= 0,94)e classificar antagonistas de RA2B,n?o utilizados na calibra??o do modelo, quanto as suas atividades biol?gicas(pKi= 7,5-9,3 (alta pot?ncia), 5,5-7,4 (pot?ncia intermedi?ria) e 5,4-4,0 (baixa pot?ncia)). Esse modelo farmacof?rico permitiu a sele??o de 33 compostos lead like do banco de dados ZINC database para avalia??o biol?gica, dos quais 12 apresentaram atividade antifalcizante.Testes in vitro com um agonista (NECA) e um antagonista de RA2B (MRS1754), sugerem que a atividade antifalcizante est? relacionada a modula??o de RA2B.Os compostosZ1139491704(pEC50= 7,77?0,17),Z168278894 (pEC50= 7,64?0,09) e Z847449186 (pEC50= 7,66?0,21)possuem atividade antifalcizante superior ao MRS1754 (pEC50=7,63?0,12)e n?o apresentam atividade citot?xica em concentra??es micromolares. Dessa forma, pode-se concluir que a estrat?gia in silico utilizada logrou sucesso em identificar compostos com prov?vel a??o antagonistas de RA2B que podem ser considerados como prot?tipos para o desenvolvimento de f?rmacos ?teis no tratamento de pacientes com anemia falciforme.

O Projeto Genoma Humano do Câncer (PGHC), financiado pela FAPESP e pelo Instituto Ludwig de Pesquisa sobre o câncer, buscou identificar os genes expressos nos tipos mais comuns de câncer no Brasil. Tal projeto conseguiu identificar aproximadamente um milhão de seqüências de genes de tumores freqüentes no Brasil. A contribuição brasileira foi maior para tumores de cabeça e pescoço, mama e cólon. Uma das iniciativas mais recentes e estimuladas pelo PGHC é o projeto Genoma Clínico, o qual visa desenvolver novas formas de diagnóstico e tratamento do câncer através do estudo de genes expressos. A partir da análise molecular de tecidos saudáveis e neoplásicos em diferentes estágios, é possível identificar marcadores de prognóstico, permitindo escolhas de terapias mais adequadas e eficientes. A proteína hnRNP K foi identificada como um desses marcadores, em neoplasias da região da cabeça e pescoço, sendo objetivo deste estudo a aplicação de técnicas de bioinformática e modelagem molecular no planejamento baseado em estrutura de candidatos a fármacos antineoplásicos que bloqueiem a atividade da proteína. A proteína hnRNP K apresenta diversas funções e é encontrada nos mais diversos compartimentos celulares, interferindo, basicamente, no sistema de expressão gênica. Essa proteína apresenta 3 domínios KH, os quais são responsáveis por sua ligação à moléculas de DNA e RNA. Modelos de boa qualidade dos domínios KH foram construídos através da estratégia de modelagem molecular por homologia estrutural. Após screening virtual em bases de dados de compostos (330.000 aproximadamente) com propriedades drug-like, 15 compostos com potencial de interação com o domínio KH3 foram selecionados. Os modos de ligação para cada um dos mesmos no sítio ligante do domínio KH3 foram sugeridos por simulações de docking e apresentaram um bom encaixe espacial com os sítios receptores virtuais calculados pelos campos de interação molecular. Simulações de dinâmica molecular foram realizadas com o intuito de avaliar a estabilidade dos compostos selecionados, que também foram avaliados quanto à presença de grupamentos toxicofóricos em sua estrutura. / The Brazilian Project Genoma Câncer (PGHC) supported by FAPESP and the Ludwig Institute for Cancer Research, intended to identify the genes involved in the most common cases of cancer in Brazil. In this project about a million of gene sequences were identified. The major contribution was made in breast, colorectal and head and neck cancers. The results obtained stimulated the creation of another project, called Genoma Clínico, which intend to develop new trends in treatments and diagnosis of cancer based on the study of expressed genes. Analyzing healthy and neoplasic tissues in different stages, it is possible to identify molecular markers related to the prognosis of cancer, allowing the use of more efficient therapies. The hnRNP K protein was identified as a molecular marker in head and neck cancer, where the objective of this work lies in the application of bioinformatics and molecular modeling strategies by structure-based drug design to identify potential antineoplasic drug candicates that could act against hnRNP K protein. The hnRNP K protein is encountered in all cellular compartments and act, basically, in the gene expression pathways. Its structure is composed by three KH domains that mediate interactions with DNA and RNA molecules. High quality models of KH domains were built by homology modeling. After the virtual screening simulations performed with drug-like compound databases, containing approximately 330.000 compounds, 15 were selected as potential ligands of KH3 domain of hnRNP K. The binding modes suggested for these compounds, by docking simulations, presented a good spatial fit when compared with the virtual receptor sites calculated by molecular interaction fields. Molecular dynamics simulations were performed in order to evaluate de stability of the binding modes suggested. The potential ligands were also evaluated to identify toxicophoric features in its chemical structures.

Submitted by Ricardo Cedraz Duque Moliterno (ricardo.moliterno@uefs.br) on 2015-07-27T21:18:33Z No. of bitstreams: 1 Dissertac?o Jos? Jorge Silva Junior.pdf: 3038189 bytes, checksum: be43dcbd4f764e08ab18fd95a388e950 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-07-27T21:18:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertac?o Jos? Jorge Silva Junior.pdf: 3038189 bytes, checksum: be43dcbd4f764e08ab18fd95a388e950 (MD5) Previous issue date: 2014-07-31 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior - CAPES / Pests are responsible for high losses in cocoa production in Brazil and other countries, among them the witches' broom (WB) is one of the most important and destructive to the cocoa, even causing losses of up to 95% of production. This plague has spread very easily in the state of Bahia due to environmental conditions that provided the spread of WB, caused by the fungus Moniliophthora pernicious. Several chemical compounds have been tested in order to prevent or eradicate WB, however it has not showed good results, so the present study aimed to perform in silico assays were obtained in order to identify inhibitors of UDP-N-acetylglucosamine pyrophosphorylase (UNAcP) of M. perniciosa. For achieve this goal, computational methods have been employed in the search for new inhibitors for UNAcP where different stages of research and evaluation were performed. The initial stage of virtual screening consisted of the choice of the scoring function, thus the following scoring functions were evaluated: Broyden Fletcher Goldfarb Shanno (BFGS) present in AutoDock VINA 1.1.2; Grid and Grid Score Score+Hawkins GB/SA both present in DOCK 6.5 and calculate the consensus score. The results were analyzed by calculating Enrichment Factor (EF) analysis of the ROC curve and its respective Area under an ROC curve (AUC). The Grid Score presented EF(5)=7.85. The ROC curve analysis allowed us to observe that the Grid Score function can identify almost 40% of active molecules with less than 10% of the database (false positive and active molecules), AUC analysis demonstrated that the Grid Score has greater accuracy (AUC=0.87). Thus, these results showed what the Grid Score was the best scoring function for this system. A database composed of molecules derived from natural sources was also used. The top ten results of virtual screening of the DOCK6.5 underwent online platform ChemGPS-NP, for the calculation of chemical descriptors. Thus, the molecules were re-categorized, based on the values of the Grid Score DOCK6.5 and chemical descriptors ChemGPS-NP. The results indicate the ZINC68592326 molecule his the best score and the analysis indicates that this has hydrophobic interactions with Ala380, Gln113, Gly112, Gly381, Ser168, Arg383, Pro221 and hydrogen bond interaction (3.32?) with Asn224. The virtual screening database of molecules derived from natural products research allowed with a universe of structures with very different characteristics. It was possible to obtain molecules with great structural diversity between the top ranking, however, also found very similar to the reference molecules. The use of chemometric methods is considered very useful and allows a systematic and consistent choice of structures, mainly by taking into account chemical descriptors and molecular characteristics, allowing for a more detailed evaluation. / Pragas s?o respons?veis por elevadas perdas na produ??o de cacau no Brasil e no mundo, dentre elas a vassoura-de-bruxa (VB) ? uma das mais importantes e destrutivas para o cacaueiro, chegando a causar perdas de at? 95% da produ??o. Essa praga disseminou-se muito facilmente no estado da Bahia devido a condi??es ambientais que proporcionaram a propaga??o da VB, causada pelo fungo Moniliophthora perniciosa. Diversos compostos qu?micos v?m sendo testados com o objetivo de prevenir ou erradicar a VB, por?m n?o foram obtidos bons resultados, portanto, o presente trabalho teve como principal objetivo realizar ensaios in silico, a fim de identificar inibidores da UDP-N-acetilglicosamina pirofosforilase (UNAcP) do M. perniciosa. Para tanto, foram empregados m?todos computacionais na busca de novos inibidores para a UNAcP, onde foram realizadas diferentes etapas de busca e avalia??o. A etapa inicial da triagem virtual consistiu na escolha da fun??o de pontua??o, assim, foram avaliadas as seguintes fun??es de pontua??o: Broyden?Fletcher?Goldfarb?Shanno (BFGS) presente no AUTODOCK VINA 1.1.2; Grid Score e Grid Score+Hawkins GB/SA ambos presentes no DOCK 6.5 e o c?lculo do escore de consenso. Os resultados foram analisados atrav?s do c?lculo de Fator de Enriquecimento (FE), analise da curva ROC e sua respectiva ?rea Sobre a Curva (AUC). O Grid Score apresentou FE(5)=7,85. A an?lise da curva ROC permitiu observar que a fun??o Grid Score consegue identificar quase 40% das mol?culas ativas com menos de 10% do banco de dados (mol?culas ativas e falso positivos), a an?lise da AUC demonstrou que o Grid Score tem maior exatid?o (AUC=0,87). Assim os resultados da avalia??o apontaram o Grid Score como melhor fun??o de pontua??o para esse sistema. Foi utilizado um banco de dados composto por mol?culas oriundas de fontes naturais. Os dez melhores resultados da triagem virtual feita no DOCK6.5 foram submetidos ? plataforma on line ChemGPS-NP, para o c?lculo dos descritores qu?micos. Assim, as mol?culas foram recategorizadas, baseando-se nos valores do Grid Score do DOCK6.5 e descritores qu?micos do ChemGPS-NP. Os resultados apontaram a mol?cula ZINC68592326 com a melhor pontua??o, a an?lise das intera??es intermoleculares indica que est? mol?cula apresenta intera??es hidrof?bicas com os res?duos Ala380, Gln113, Gli112, Gli381, Ser168, Arg383, Pro221 e liga??o de hidrog?nio do tipo aceptora com dist?ncia de 3,32? com o res?duo Asn224. A triagem virtual em banco de dados de mol?culas oriundas de produtos naturais permitiu a investiga??o com um universo de estruturas com caracter?sticas muito diversas. Foi poss?vel obter mol?culas com grande diversidade estrutural entre os primeiros do ranking, por?m, foram encontradas tamb?m mol?culas muito similares ?s mol?culas de refer?ncia. A utiliza??o de m?todos quimiom?tricos, ? considerada muito ?til e permitem uma escolha sistem?tica e consistente das estruturas, principalmente por levar em considera??o, descritores qu?micos e caracter?sticas moleculares, permitindo uma avalia??o mais criteriosa.

Submitted by Rosangela Silva (rosangela.silva3@unioeste.br) on 2017-08-30T20:10:51Z No. of bitstreams: 2 TAISA PEREIRA PIACENTINI RIBEIRO.pdf: 3904493 bytes, checksum: 479855c30863d881e3a40de6b85ca548 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-30T20:10:51Z (GMT). No. of bitstreams: 2 TAISA PEREIRA PIACENTINI RIBEIRO.pdf: 3904493 bytes, checksum: 479855c30863d881e3a40de6b85ca548 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2017-02-09 / The search for new herbicides to control herbicides-resistant weeds is necessary to attend the rising demand of food from the world’s population. This work was divided into two parts. The first aimed to obtain a model of QSAR-2D, 3D and hybrid to predict compounds with activity to the inhibition of photosynthesis. For this, was used a data set of 44 quinoline analogues described in the literature as PET inhibitors, and all tested in the same bioassay method. For construction of models were used the programs QSAR Modeling and Pentacle. The obtained models A, C and D, were approved in the validation tests (internal and external), they are robust and with good predictive capacity. The second part of studie aimed to identify a pharmacophore model, for select compounds from the data set of first part, aiming to use as a tool for virtual screening. The research resulted in 86,560 compounds, and thus several screening filters were applied according to Briggs rule of three, in silico toxicity analyzes, unsupervised pattern recognition (PCA), and docking studies. As a result, 28 compounds remained, all of which showed potential to be herbicides, through the prediction using the obtained QSAR models, however, only the model D proved to be reliable for prediction the virtual screening. Finally, we selected the ten compounds that presented the highest predictive value of PET inhibition activity, using the model D. / A busca de novos herbicidas para o controle de ervas daninhas resistentes é necessária para atender à crescente demanda alimentar da população mundial. Este trabalho foi dividido em duas partes. A primeira teve por objetivo a obtenção de modelos de QSAR-2D, 3D e híbrido para previsão de compostos com atividade de inibição da fotossíntese. Para isso, foi utilizado um conjunto de dados formado por 44 análogos de quinolina descritos na literatura como inibidores do PET e todos testados pela mesma metodologia de ensaio biológico. Para construção dos modelos foram utilizados os programas QSAR Modeling e Pentacle. Os modelos A, C e D obtidos foram aprovados nos testes de validação (interna e externa), são robustos e com boa capacidade de previsão. A segunda parte do estudo teve como objetivo a identificação de um modelo farmacofórico, para compostos selecionados do conjunto de dados da primeira parte, visando o uso do mesmo como ferramenta para triagem virtual. A pesquisa resultou em 86.560 compostos, e assim foram aplicados diversos filtros de seleção de acordo com a regra de três de Briggs, análises “in silico” de toxicidade, técnica de reconhecimento de padrões não supervisionados (PCA), e estudos e ancoramento molecular. Como resultado, restaram 28 compostos, sendo que todos mostraram potencial para serem herbicidas, através da previsão utilizando os modelos de QSAR obtidos, porém apenas o modelo D mostrou-se confiável para previsão da triagem virtual. Por fim, foram selecionados os dez compostos que apresentaram maior valor de previsão de atividade de inibição do PET, utilizando o modelo D.

A cruzaína, principal cisteíno protease do Trypanosoma cruzi, é um alvo terapêutico validado para o tratamento da doença de Chagas. Grande parte dos inibidores desta enzima é constituída de peptídeo-miméticos do tipo covalente irreversível cujo desenvolvimento, entretanto, tem sido evitado devido ao potencial efeito off target e ao perfil farmacocinético indesejável. O grupo de química medicinal NEQUIMED/ IQSC/USP vêm utilizando métodos avançados em quimioinformática para a identificação de inibidores reversíveis da cruzaína e de outras cisteíno proteases. Contudo, para que estes inibidores se desenvolvam a compostos matrizes mais eficientes, informações computacionais e estruturais de seus Modos de Interação (MOB) com a proteína alvo tornam-se fundamentais. Neste trabalho, a cristalografia de raios X foi utilizada para descrever em detalhes o MOB de três importantes inibidores reversíveis da cruzaína identificados pelo NEQUIMED: a dipeptidil-nitrila Neq0409 e os dois fragmentos moleculares Neq0147 e Neq0176. De modo a evitar a auto-proteólise experimentada pela cruzaína nativa que torna desafiadora a cristalização com inibidores de baixa afinidade como os fragmentos reversíveis, duas novas construções mutantes e inativas da cruzaína (a C25A e a C25S) foram desenvolvidas. A C25S foi validada como modelo cristalográfico representativo dado a coerência do MOB elucidado nesta enzima mutante e na cruzaína nativa para o inibidor mais estudado da cruzaína, o K777. A descrição da presença, orientação, conformação e modo de ação no sítio, além do completo padrão de interações fornecidos por estas estruturas cristalinas, validaram ortogonalmente os MOB preditos e os métodos de planejamento in silico usados no NEQUIMED, permitindo a identificação de inibidores muito mais potentes análogos ao Neq0147 e ao Neq0409. O grupo 2-acetamidotiofeno-3-carboxamida do Neq0176 e o anel heterocíclico de cinco membros baseado no 1,3,4-oxadiazol do Neq0147 foram identificados como alternativos aos tradicionais esqueletos peptídeo-miméticos. O impacto do efeito proteolítico na qualidade e na resolução de estruturas cristalográficas na cruzaína foi melhor compreendido a partir de duas estruturas de alta resolução obtidas para a cruzaína nativa em complexo com o metanotiossulfonato de metila (MMTS) e a iodoacetamida. Estes resultados permitiram compreender as bases experimentais para a cristalização de inibidores reversíveis de baixa afinidade. Todos os resultados estruturais obtidos via cristalografia de raios X neste trabalho são úteis para mapear as bases estruturais essenciais para o planejamento de futuros inibidores mais potentes e seletivos da cruzaína. / Cruzain, the major Trypanosoma cruzi cysteine protease, is a validated therapeutic target for the search of new medicines for the treatment of Chagas disease. A myriad of inhibitors of this enzyme consists of covalent irreversible peptidomimetics whose development has been impaired due to potential off target effect and undesirable pharmacokinetic profile. Modern cheminformatic methods employed by The Medicinal Chemistry Group (NEQUIMED/IQSC/USP) were used to identify cruzain reversible inhibitors. Their optimization for more efficient compounds can be accomplished by the use of data and information gathered from computational and structural modes of interaction (MOB). In this doctoral thesis, the X-ray crystallography was used to describe in detail the MOB of three important new cruzain reversible inhibitors: the dipeptidil-nitrile Neq0409 and the two molecular fragmentos Neq0147 and Neq0176. In order to avoid cruzain self-proteolysis during crystallization with low affinity reversible inhibitors such as the identified fragments, two new mutant and inactive constructs of cruzain (the C25S and C25A) were designed to upholding the same properties of the wild type catalytic site. The C25S was validated as representative crystallographic model given the coherence of the MOB elucidated for the best-known and studied cruzain inhibitor, the K777. The description of the presence, orientation, conformation and mode of action at the site, besides the complete pattern of bimolecular interactions, provided by these crystalline structures, orthogonally validated the predicted in silico MOB and allowed the identification of other potent inhibitors analogous to the Neq0147 and the Neq0409. The 2-acetamidothiophene-3-carboxamide moiety (Neq0176) and heterocyclic five-membered ring based on the 1,3,4-oxadiazole (Neq0147) were thereby identified as attractive alternatives to traditional peptidomimetics. The impact of proteolytic effect on the quality and resolution of crystallographic structures in cruzain was best understood from two high-resolution structures obtained for the native cruzain in complex with methyl methanethiolsulfonate (MMTS) and iodoacetamide. These results allow the understanding of experimental basis for the crystallization with reversible inhibitors of low affinity such as fragments. All structural results obtained by X-ray crystallography together with the catalytic site depiction using GRID and SuperStar methods are useful for mapping the essential structural basis for the design of future more potent and selective cruzain inhibitors.

Carbohydrates are abundant in nature and have functions ranging from energy storage to acting as structural components. Analysis of carbohydrate structures is important and can be used for, for instance, clinical diagnosis of diseases as well as in bacterial studies. The complexity of glycans makes it difficult to determine their structures. NMR spectroscopy is an advanced method that can be used to examine carbohydrates at the atomic level, but full assignments of the signals require much work. Reliable automation of this process would be of great help. Herein studies of Escherichia coli O-antigen polysaccharides are presented, both a structure determination by NMR and also research on glycosyltransferases which assemble the polysaccharides. The computer program CASPER has been improved to assist in carbohydrate studies and in the long run make it possible to automatically determine structures based only on NMR data. Detailed computer studies of glycans can shed light on their interactions with proteins and help find inhibitors to prevent unwanted binding. The WaaG glycosyltransferase is important for the formation of E. coli lipopolysaccharides. Molecular docking analyses of structures confirmed to bind this enzyme have provided information on how inhibitors could be composed. Noroviruses cause gastroenteritis, such as the winter vomiting disease, after binding human histo-blood group antigens. In one of the projects, fragment-based docking, followed by molecular dynamics simulations and binding free energy calculations, was used to find competitive binders to the P domain of the capsid of the norovirus VA387. These novel structures have high affinity and are a very good starting point for developing drugs against noroviruses. The protein targets in these two projects are carbohydrate binding, but the techniques are general and can be applied to other research projects. / At the time of the doctoral defense, the following papers were unpublished and had a status as follows: Paper 4: Submitted. Paper 5: Manuscript. Paper 6. Manuscript.

L'aplicació de mètodes de cribatge virtual adquireix cada vegada més importància en el procés de descobriment de fàrmacs, complementant a les tècniques de High-throughput screening per tal de facilitar i contribuir a la comprensió dels mecanismes bioquímics d'actuació dels fàrmacs, donar agilitat i reduir el cost del procés.Pel que fa a la present tesi, l'interès farmacològic és la inhibició de receptors de tirosina cinases. Aquests enzims participen en múltiples processos de senyalització cel·lular, fet que fa que tant la disfunció de les mateixes o el seu paper privilegiat en els mecanismes del cicle cel·lular les converteixin en diana farmacològica de malalties com el càncer i altres relacionades amb desordres hiperproliferatius, migratoris, del desenvolupament embrionari i malalties vasculars. Una de las estratègies d'inhibició més usuals és el bloqueig del lloc d'unió de l'ATP a través de molècules orgàniques com les piridopirimidines, heterocicles especialment interessants per al grup d'investigació en el qual es desenvolupa aquest treball per la seva àmplia experiència sintètica en aquests sistemes.En la present tesi s'exploren i validen gran part de les tècniques de cribatge virtual amb l'objectiu d'establir una seqüència jerarquitzada de filtres que permetin avaluar aquells compostos candidats a ser sintetitzats. Els successius passos de filtrat inclouen la selecció de compostos d'una quimioteca virtual a partir de la diversitat o representativitat de l'espai químic, l'aplicació de recerques de similitud i models farmacofòrics construïts a partir d'inhibidors coneguts, un filtrat mitjançant docking o acoblament dels inhibidors a la cavitat d'unió d'aquestes proteïnes i mètodes de predicció de l'afinitat d'unió d'una sèrie de lligands. La jerarquia d'aquestes etapes s'imposa a partir de la diferència de recursos computacionals que requereix cadascuna d'elles, sent aquests cada vegada superiors. Els mètodes han estat validats retrospectivament en bases de dades formades per compostos actius recopilades de la bibliografia. Una vegada validades, han permès la caracterització prospectiva dels candidats sintètics.S'ha dissenyat un fingerprint d'interacció estructural proteïna-lligand basat en el concepte de parells atòmics (IFbAP) destinat a facilitar el postprocessat dels resultats de docking, aplicant-se com a filtre en un cribatge virtual. La seva capacitat per a discriminar entre compostos actius e inactius s'analitza per a tres dianes: el receptor d'estrogen, el receptor del factor de creixement de fibroblasts i la transcriptasa reversa del HIV.Paral·lelament, s'ha seguit amb el desenvolupament del programa PRALINS (Program for Rational Analysis of Libraries in Silico), programa dirigit al disseny de quimioteques combinatòries virtuals que incorpora els principals criteris de selecció basats en diversitat. En el context de les quimioteques combinatòries focalitzades, es proposa un nou mètode (Direct), la capacitat de focalització del qual s'ha testat front als mètodes tradicionals, també implementats a PRALINS. Així mateix s'incorporen i analitzen mètodes d'avaluació de diversitat, suggerint-se un mètode (cell-integral-diversity criterion) destinat a superar els desavantatges dels mètodes tradicionals. S'incorporen els algoritmes genètics a PRALINS com a tècnica d'optimització, tant d'un únic criteri de diversitat/similitud com per a realitzar optimitzacions multiobjetiu.En l'àmbit d'una altra línia d'investigació del grup dirigida cap al desenvolupament d'inhibidors del procés de fusió del HIV, s'estudia el mode d'unió de dos antagonistes de CXCR4 i CCR5, receptors cel·lulars de la família de les GPCRs implicats en aquesta etapa del cicle del virus. / La aplicación de métodos de cribado virtual cobra cada vez más importancia en el proceso de descubrimiento de fármacos, complementando a las técnicas de High-throughput screening con el fin de facilitar y contribuir a la comprensión de los mecanismos bioquímicos de actuación de los fármacos, agilizar y reducir el coste del proceso.En particular, el interés farmacológico de la presente tesis es la inhibición de receptores de tirosina quinasas. Estos enzimas participan en múltiples procesos de señalización celular, por lo que tanto la disfunción de las mismas o su papel privilegiado en los mecanismos del ciclo celular las convierten en diana farmacológica de enfermedades como el cáncer y otras relacionadas con desórdenes hiperproliferativos, migratorios, del desarrollo embrionario y enfermedades vasculares. Una de las estrategias de inhibición más usuales es el bloqueo del sitio de unión del ATP a través de moléculas orgánicas como las piridopirimidinas, heterociclos especialmente interesantes para el grupo de investigación en el que se desarrolla este trabajo por su amplia experiencia sintética en dichos sistemas.En la presente tesis se exploran y validan gran parte de las técnicas de cribado virtual con el objetivo de establecer una secuencia jerarquizada de filtros que permitan evaluar aquellos compuestos candidatos a ser sintetizados. Los sucesivos pasos de filtrado incluyen la selección de compuestos de una quimioteca virtual a partir de la diversidad o representatividad del espacio químico, la aplicación de búsquedas de similitud y modelos farmacofóricos construidos a partir de inhibidores conocidos, un filtrado mediante docking o acoplamiento de los inhibidores en la cavidad de unión de estas proteínas y métodos de predicción de la afinidad de unión de una serie de ligandos. La jerarquía de estas etapas se impone a partir de la diferencia de recursos computacionales que requiere cada una de ellas, siendo éstos cada vez superiores. Los métodos han sido validados retrospectivamente en bases de datos formadas por compuestos activos recopilados de la bibliografía. Una vez validadas, han permitido la caracterización prospectiva de los candidatos sintéticos.Se ha diseñado un fingerprint de interacción estructural proteína-ligando basado en el concepto de pares atómicos (IFbAP) destinado a facilitar el postprocesado de los resultados de docking, aplicándose como filtro en un cribado virtual. Su capacidad para discriminar entre compuestos activos e inactivos se analiza para tres dianas: el receptor de estrógeno, el receptor del factor de crecimiento de fibroblastos y la transcriptasa reversa del HIV.Paralelamente, se ha continuado con el desarrollo del programa PRALINS (Program for Rational Analysis of Libraries in Silico), programa dirigido al diseño de quimiotecas combinatorias virtuales que incorpora los principales criterios de selección basados en diversidad. En el contexto de las quimiotecas combinatorias focalizadas, se propone un nuevo método (Direct), cuya capacidad de focalización se ha testado frente a los métodos tradicionales, también implementados en PRALINS. Asimismo se incorporan y analizan métodos de evaluación de diversidad, sugiriéndose un método (cell-integral-diversity criterion) destinado a superar las desventajas de los métodos tradicionales. Se incorporan los algoritmos genéticos en PRALINS como técnica de optimización, tanto de un único criterio de diversidad/similitud como para realizar optimizaciones multiobjetivo.En el ámbito de otra línea de investigación del grupo dirigida hacia el desarrollo de inhibidores del proceso de fusión del HIV, se estudia el modo de unión de dos antagonistas de CXCR4 y CCR5, receptores celulares de la familia de las GPCRs implicados en dicha etapa del ciclo del virus. / Virtual screening is progressively gaining importance in the drug discovery process, complementing high-throughput screening in order to facilitate and contribute to the understanding of the action mechanism of drugs, while expediting and reducing the cost of the process.The pharmacological focus of this thesis lies in the inhibition of tyrosine kinase receptors. These enzymes are the critical components of signalling pathways, so both their dysfunction and their privileged role in the cell cycle pathways make them pharmacological targets in diseases such as cancer and others related to hyperproliferative disorders, migratory disorders, embryonic development and vascular pathologies. One of the most common strategies of inhibition is the blockage of the ATP binding site by small organic molecules such as pyridopyrimidines, which are of particular interest for the research group where this project was carried out due to our wide experience in the synthesis of these heterocycles.In the present thesis, most of the techniques currently employed in virtual screening are explored and validated with the aim of establishing a hierarchical database of screening to be used in the evaluation of drug candidates to be synthesized. The successive filtering steps include compound selection from a combinatorial library based on diversity or representativity of the chemical space, pharmacophore similarity searches, docking and affinity predictions for a series of ligands. The different strategies have been retrospectively validated in databases containing active compounds compiled from literature. After validation, they have been applied in the prospective characterization of the synthetic candidates.A structural interaction fingerprint has been designed, based on the concept of atomic pairs (IFbAP), for the post processing of docking outputs as a filter step in virtual screening. Its ability to discern between active and inactive compounds has been analysed for three targets: estrogen receptor, fibroblast growth factor receptor and HIV reverse transcriptase.We have also continued developing the PRALINS program (Program for Rational Analysis of Libraries in Silico), a program for the design of combinatorial libraries, which incorporates the main diversity selection criteria. In the context of focused combinatorial libraries, we propose a new method (Direct), whose ability to focalise has been compared to the traditional methodologies also implemented in PRALINS. Moreover, different diversity evaluation criteria have been compared, introducing a new method (cell-integral-diversity criterion) aimed at surpassing the disadvantages of traditional techniques. We have implemented genetic algorithms as optimisation techniques, both for unique diversity/similarity criterion and for carrying out multiobjective optimisations.Within another research area of interest for the group, directed towards the development of inhibitors of the HIV fusion process, we study the binding mode for CXCR4 and CCR5 antagonists.