Submitted by Etelvina Domingos (etelvina.domingos@ufpe.br) on 2015-03-10T19:13:06Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Diogo Rodrigo Magalhaes Moreira_Tese_De_DOutorado_em_Quimica.pdf: 5150507 bytes, checksum: ee304d7229f7bdcfabbb6c78af2af5d8 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-10T19:13:06Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Diogo Rodrigo Magalhaes Moreira_Tese_De_DOutorado_em_Quimica.pdf: 5150507 bytes, checksum: ee304d7229f7bdcfabbb6c78af2af5d8 (MD5) Previous issue date: 2012-07 / CNPq FACEPE INCT-Dengue / A doença de Chagas é uma infecção parasitária sistêmica causada pelo protozoário Trypanosoma cruzi. Em torno de 30–40 % dos pacientes infectados evoluem para a fase crônica sintomática, resultando em cardiomiopatias. O benznidazol é o único medicamento disponível para o tratamento durante a fase aguda e crônica assintomática, contudo não possui eficácia comprovada durante a fase crônica sintomática. O desenvolvimento de novos fármacos úteis no tratamento da doença de Chagas é necessário. Diante do exposto, realizamos o planejamento estrutural e a síntese de inéditas 2-iminotiazolidina-4-onas (43a–t) e seus análogos estruturais 2-imino-1,3-tiazóis (44a–t) com o intuito de identificar compostos tripanocidas. As 2-iminotiazolidina-4-onas (43a–t) foram planejadas na tentativa de observar um aumento nas propriedades tripanocidas de compostos com substituíntes localizados nas posições N3 e C5 do anel tiazolidínico e compreender a relação estrutura versus atividade anti-T. cruzi. Já a construção da série de 2-imino-1,3-tiazóis (44a–t) teve como fundamento investigar o efeito na atividade tripanocida da troca bioisostérica do anel tiazolidínico pelo tiazólico. As 2-iminotiazolidina-4-onas (43a–t), em particular os derivados com uma fenila em N3 (43k–q), apresentaram propriedades inibitórias na atividade catalítica da cruzaína, enquanto que os seus análogos 2-imino- 1,3-tiazóis (44a–t) foram destituídos de tais propriedades. Com a triagem, in vitro, das propriedades tripanocidas dos compostos (43a–t) e (44a–t) em cultura axênica, foi possível identificar a 2-iminotiazolidina-4-ona (43n) e o 2-imino-1,3-tiazol (44j) como compostos tripanocidas tão potentes quanto o benznidazol em inibir a proliferação de epimastigotas e a viabilidade celular de tripomastigotas da cepa Y, com a vantagem de serem destituídos de toxicidade em esplenócitos na concentração de 100 μg/mL (262 μM). Estes compostos foram capazes de reduzir a infecção e a e invasão, in vitro, de tripomastigotas em macrófagos com potência similar ao observado com o benznidazol. O composto (43n), por via oral na dose de 250 μmol/kg, foi eficaz em reduzir a parasitemia sanguínea em um modelo de infecção aguda pelo T. cruzi. Contudo, com eficácia inferior que o tratamento com o benznidazol na mesma dose; denotando assim a necessidade de otimização de suas propriedades tripanocidas. Para alcançar tais objetivos, as 2-iminotiazolidina-4-onas (43a–t) foram quimicamente reestruturadas, culminando assim com o planejamento e síntese das 2-iminotiazolidina-4-onas (58a–j). A triagem, in vitro, das propriedades tripanocidas das 2-iminotiazolidina-4-onas (58a–j) permitiu identificar as principais relações estrutura versus atividade anti-T. cruzi destes compostos, bem como permitiu identificar os compostos (58f) e (58i) como agentes tripanocidas, in vitro, tão potentes quanto o benznidazol. Em especial, o composto (58f) demonstrou propriedade inibitória na atividade catalítica da cruzaína e apresentou eficácia superior ao seu protótipo (43n) em reduzir a infecção pelo T. cruzi tanto em modelos in vitro como in vivo. O composto (58f) apresentou uma vantagem em relação ao seu protótipo (43n), pois este apresentou eficácia similar ao benznidazol em reduzir a parasitemia sanguínea. A estratégia empregada na construção da série (58a–j) logrou sucesso na identificação de compostos co

Made available in DSpace on 2014-06-12T16:28:29Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo2094_1.pdf: 6846002 bytes, checksum: 1564913631919447ceadbb25b79d7dd0 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2008 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / A doença de Chagas ainda é um problema concreto e impactante na América Latina, sob múltiplos aspectos vinculados às questões da iniqüidade social e ao processo de globalização. A enfermidade, a despeito de dificuldades financeiras e políticas, tem sido controlada, restando um horizonte de duas ou três décadas necessárias à consolidação do controle, aperfeiçoamento da vigilância e terapia adequada aos indivíduos já infectados. Desde a descoberta da doença de Chagas, em 1909, a procura por uma terapia efetiva para os dois estágios da doença, fase aguda e, principalmente, a fase crônica, é um desafio para muitos pesquisadores. Nos dias de hoje, somente duas drogas estão em uso para o combate da doença de Chagas, o Nifurtimox e o Benznidazol, conhecidos comercialmente por Lampit® e Rochagan®, respectivamente. Esta atual terapia não é efetiva principalmente na fase crônica da doença além de proporcionar vários efeitos adversos. Atualmente, vários trabalhos relatam que compostos que possuem a porção tiossemicarbazona apresentam uma potencial atividade antichagásica devido a uma possível inibição da enzima cruzaína do Trypanosoma cruzi (TCC). A cruzaína é uma enzima responsável pela replicação intracelular do T. cruzi e, devido a esta função, é um alvo explorado para o desenvolvimento de novas drogas potencialmente antichagásicas. Neste trabalho, objetivou-se a síntese, estudos de docking na cruzaína e a avaliação antichagásica de derivados tiossemicarbazônicos e tiazolinônicos. Inicialmente foram sintetizadas aril-4- oxotiazolilhidrazonas onde obtivemos nove compostos. Os produtos obtidos foram submetidos a ensaios de atividade antichagásica in vitro e a estudos de docking na TCC. O estudo revelou que os produtos obtidos apresentaram atividade antichagásica e interação com a cruzaína do T. cruzi. Da série obtida, o composto N-(4-oxo-5-etil-2 - tiazolin-2-il)-N -feniltio-(Z)-etilidenohidrazona (6f) foi o mais promissor, onde mostrou-se ativo em concentrações não citotóxicas às células de mamíferos e apresentou atividade antichagásica comparável com a das drogas de uso padrão utilizadas até hoje, o Nifurtimox e o Benznidazol. Os estudos de docking revelaram que há interação do composto 6f com a TCC de modo semelhante ao benzinidazol e ao ligante 186 . Por último, foram sintetizadas novas Aril-4-Oxotiazolil-hidrazonas que foram submetidas à avaliação da atividade antichagásica in vitro. Foram obtidos quatorze compostos, onde o 2-[(p-metilpeniltio-(Z)-etilideno) hidrazona]-5-metil-1,3- tiazol-4(5H)-ona (6f), 2-[(p-bromofeniltio-(Z)-etilideno) hidrazona]-5-etil-1,3-tiazol- 4(5H)-ona (6i) e o 2-[(feniltio-(Z)-3-butilideno)hidrazona]-1,3-tiazol-4(5H)-ona (6j) apresentaram as melhores atividades antichagásicas. O composto 6j, em concentração não citotóxica a células de mamíferos, apresentou atividade semelhante a dos padrões utilizados, o Nifurtimox e o Benznidazol. Nossos resultados demandam continuidade e nos leva a concluir que tais compostos são promissores no combate a doença de Chagas

Submitted by Heitor Rapela Medeiros (heitor.rapela@ufpe.br) on 2015-03-05T19:13:43Z No. of bitstreams: 2 Marcos Cardoso - Tese catalogada.pdf: 10986714 bytes, checksum: 148a373469c1e6166da419a78de671e9 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-05T19:13:44Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Marcos Cardoso - Tese catalogada.pdf: 10986714 bytes, checksum: 148a373469c1e6166da419a78de671e9 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Previous issue date: 2012-12-06 / CAPES, CNPq / A doença de Chagas ainda é um problema concreto e impactante na América Latina, sob múltiplos aspectos vinculados às questões da iniquidade social e ao processo de globalização. Desde a descoberta da doença de Chagas, em 1909, a procura por uma terapia efetiva para os dois estágios da doença, fase aguda e fase crônica, é um desafio para muitos pesquisadores. Nos dias de hoje, somente um fármaco está em uso para o combate da doença de Chagas, o benznidazol. Esta terapia não é efetiva para a fase crônica da doença além de proporcionar vários efeitos adversos. Atualmente, vários trabalhos relatam que compostos que possuem a porção tiossemicarbazona apresentam uma potencial atividade antichagásica devido a uma possível inibição da enzima cruzaína do Trypanosoma cruzi (TCC). A cruzaína é uma enzima responsável pela replicação intracelular do T. cruzi e, devido a esta função, é um alvo explorado para o desenvolvimento de novas drogas potencialmente antichagásicas. Neste trabalho, objetivou-se a síntese, caracterização e avaliação de novas hidrazonas como protótipos a fármacos antichagásicos. No capítulo 1, foram sintetizados 22 compostos, análogos da tiossemicarbazona, e foram avaliados frente à atividade tripanocida e viabilidade celular. Dos 22 compostos avaliados, 11 apresentaram atividades semelhantes ou superiores ao do benznidazol, fármaco utilizado como referencial. Observaram-se interessantes relações estrutura-atividade acerca da funcionalização da tiocarbonila a tiazol, conferindo um maior potencial tripanocida e melhor viabilidade celular. Estes achados são de grande importância para o planejamento de novos fármacos antichagásicos, confirmando o tiazol como um núcleo promissor frente ao mal de Chagas. No capítulo 2 explorou-se a substituição do anel tiofenólico, utilizado no capítulo 1, pelo anel piridínico, devido a sua grande importância na química medicinal. Com os resultados obtidos foi possível classificar o anel piridina como um ótimo grupo antichagásico, devido a grande atividade tripanocida obtida nas séries TP e TAP. Foram sintetizados 24 compostos dos quais 14 apresentaram atividade tripanocida superior ao benznidazol. Interessantes relações de estrutura-atividade foram propostas para estas duas séries químicas. A substituição do tiofenol pelo anel piridina melhorou a atividade tripanocida, entretanto a viabilidade celular foi prejudicada. Neste trabalho também foi possível observar que a utilização do ultrassom como promotor principal dos protocolos propostos foi superior ao método clássico, por refluxo, devido à diminuição do tempo reacional, maior rendimento e menor formação de subprodutos

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

A enzima cruzaína, expressada durante todo o ciclo de vida do parasita Trypanosoma cruzi (T. cruzi), é a principal cisteíno protease desse parasita e,vem se apresentando como elemento promissor para o tratamento da doença de Chagas. Neste trabalho, sintetizamos uma série de dipeptidilnitrilas que apresentam atividade sobre a enzima cruzaína em concentrações baixo-micromolar. Esses compostos apresentam também atividade diante do parasita T. cruzi, sendo prototípico o composto 9, um dos mais potentes, capaz de inibir a enzima com IC50 de 1.89 ± 0.11 µM (pIC50 = 5.7) e, uma vez em face do parasita, IC50 de 2.7 ± 0.3 µM (pIC50 = 5.6). O composto 9 é mais potente que o fármaco benzonidazol (BZ), que foi usado como controle nos ensaios bioquímicos das nossas moléculas; o BZ apresentou pIC50 = 4.6. Os compostos 9 e 7 apresentam estrutura similar, mas exibiram diferenças significantes nos ensaios diante do T. cruzi. Eles foram rotulados mediante a incorporação de fluoróforos da família dos borodipirrometenos (Bodipy) e, finalmente, monitorados mediante microscopia confocal para identificar processos biológicos específicos ou alguma resposta celular in vitro nas moléculas. / The Cruzaíne enzyme, a cysteine protease expressed throughout the life cycle of the parasite Trypanosoma cruzi (T. cruzi), is the main cysteine protease of this parasite and has been presented as a promising target for the treatment of Chagas\' disease. In this work, we have synthesized a series of dipeptidylnitriles that have activity against the enzyme cruzaína in low-micromolar concentrations. These compounds also present activity against the parasite T. cruzi, the prototypical compound being one of our most potent compounds, which inhibits the enzyme with IC50 of 1.89 89 ± ± 0.11 µM (pIC50 pIC50 = = 5.7), and against the parasite IC50 of 2.7 7 ± ± 0.3 3 µM (pIC50 pIC50 = = 5.6), compound 9 is more potent than the drug Benzonidazole (BZ) which was used as a control in the biochemical assays of these molecules, this (BZ) had pIC50 pIC50 = = 4.6. Compounds 09 and 07 have a similar structure but showed a significant difference in the assays against the T. cruzi parasite, these two compounds were labelled by the incorporation of borodipyrromethene family fluorophores (Bodipy) and finally, they were monitored by microscopy confocal, to identify specific biological processes or some cellular response in vitro to these molecules.

A Doença de Chagas é uma protozoose causada pelo parasita hemoflagelado Trypanosoma cruzi. Classificada pela Organização Mundial de Saúde como extremante negligenciada, essa doença é endêmica em 21 países da América Latina, entretanto podem ser encontrados, ainda, casos nos EUA, Canadá, Europa e Japão devido a movimentos migratórios. Segundo estimativa da Organização Mundial da Saúde, no ano de 2012 havia de 8 a 10 milhões de pessoas infectadas mundialmente e cerca de 25 milhões de pessoas sob risco de contrair a doença de Chagas, ainda sim, havia a ocorrência de 56 mil novos casos da doença e cerca de 12 mil mortes por ano, recorrente de complicações da doença. Diante destes números, essa parasitose se apresenta com um sério problema de saúde pública mundial. A terapêutica antichagásica disponível apresenta apenas dois fármacos o Nifurtimox e o Benznidazol, que atuam somente na fase aguda da doença e provocam sérios efeitos adversos, sendo necessária a busca por novos fármacos eficazes contra o parasita. Os métodos modernos de planejamento de fármacos antiparasitários envolvem a seleção de vias metabólicas específicas a serem bloqueadas, nesse contexto se encontram diferentes proteases, enzimas envolvidas em processos essenciais para a sobrevivência do parasita, entre elas a cruzaína, principal cisteíno-protease do T. cruzi, a qual é responsável pela sobrevivência, replicação celular e invasão do parasita à célula hospedeira, se apresentando como um excelente alvo bioquímico na pesquisa de novos agentes antichagásicos. Partindo do estudo do nitrofural (5-nitro-2-furfurilidenossemicarbazona), antibacteriano também conhecido por sua ação inibitória da cruzaína, adotamos-o como protótipo na pesquisa de fármaco contra a doença. No presente trabalho, utilizou-se o bioisosterismo como estratégia de modificação molecular no planejamento de compostos antichagásicos, inibidores da cruzaína. Foram sintetizados 27 derivados sulfonil-hidrazônicos, para os quais foi determinada a pureza por CLAE e caracterizados por faixa de fusão, espectroscopia no UV e RMN 1H e RMN 13C. Os compostos sintetizados foram avaliados frente às formas celulares epimastigota do T. cruzi, apresentando atividade inibitória de crescimento celular entre 20 e 100% a 100 µM. Nos ensaios frente a cruzaína, os derivados nitrados se mostraram ativos com IC50 em torno de 100 µM. Visto os resultados, podemos sugerir que o grupo nitro presente em alguns compostos pode ser o responsável pela atividade tripanomicida. Face a indicação de toxicidade do grupo nitro, os derivados não nitrados, Ie, IIf e IIIe, podem ser considerados promissores, visto sua atividade intermediária como tripanomicida, entre 45 e 60% à 100 µM, sendo que o composto IIf também apresentou atividade inibidora da cruzaína, 23,4% à 100 µM, podendo assim serem utilizados como ponto de partida na busca de eficazes agentes antichagásicos. / Chagas disease, a protozoonosis caused by the hemoflagellate parasite Trypanosoma cruzi, is classified as an extremely neglected disease by World Health Organization. It is an endemic disease in 21 countries on Latin America and cases in the USA, Canada, Europe and Japan were also reported as a consequence of migratory activity. In the last five years, it is estimated that around 8 to 10 million people worldwide were affect by this disease, with nearly 12,000 deaths due to disease complications and approximately 25 million people being at risk of contracting it. Chagas disease is therefore a worldwide public health problem. There are only two available antichagasic therapeutic drugs, nifurtimox and benznidazol, which act only in the acute phase of the disease and cause serious adverse effects, making it necessary to search novel, more effective drugs against this parasite. The newer methods of antiparasitic drug design involve the selection of specific metabolic pathways to be blocked. Many proteases, enzymes involved in essential processes to the survival of the parasite, such as cruzain, are thought of as potential therapeutic targets. Cruzain, the major cysteine protease of T. cruzi, is responsible for cellular replication, survival and invasion of the host cell, being an excellent biochemical target for the drug discovery of new antichagasic agents. Starting from the knowledge of nitrofural (5-nitro-2-furaldehyde semicarbazone) as an antibacterial agent and as a known cruzain inhibitor, we used it as a template for the search of new drugs against Chagas disease. In the present work, bioisosteric modifications were used as a strategy to design new compounds as potential cruzain inhibitors. 27 sulfonilhydrazones derivatives were synthesized, had their purity assessed by HPLC and were characterized through their melting point, UV spectroscopy and NMR 1H and 13C. The synthesized compounds were evaluated against epimastigote strains of T. cruzi, showing inhibitory activity on cellular growth between 20 and 100% at 100 µM. In the cruzain enzymatic assays, the nitro derivatives showed activity around 50% of inhibition at 100 µM, and IC50 around 100 µM. By the results, we can suggest that the presence of the nitro group in some compounds should be responsible for triponocidal activity. Given the known toxicity of nitro compounds, the derivatives without the nitro goup, Ie, IIf and IIIe, may be considered promising given their intermediate inhibitory activity on cruzain, among 45% and 60% at 100 µM. The coumpound IIf also showed 23,4% inhibitory activity at 100 µM. Therefore, these compounds could be employed as starting points on the search of new effective antichagasic agents.

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

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:34:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 6228.pdf: 15112297 bytes, checksum: 74610acef15a4b7ec7b835eff728f13f (MD5) Previous issue date: 2014-09-12 / Universidade Federal de Minas Gerais / The first part of this work involved the synthesis of chalcone derivatives towards the development of inhibitors of the enzyme cruzain from Trypanosoma cruzi. Different green chemistry approaches were employed to functionalize chalcones as the use of alternative solvents as well as source of energy. A new Suzuki cross-coupling methodology for synthesis of functionalized chalcones was developed, employing PEG-400 as solvent under microwave irradiation. The use of organocatalysis in the 1,4-addition of α,α-dicyanoolefins to α,β- unsaturated carbonyl system provided products with good yields and excellent enantiomeric excess. It was also developed a new synthetic route for the synthesis of γ-butenolides from chalcones. The key step was accomplished using montmorillonite K10 clay as catalyst and ethanol as solvent... (CONTINUE) / A primeira parte deste trabalho teve como objetivo a síntese de derivados de chalconas visando a busca por inibidores da enzima cruzaína de Trypanossoma cruzi, causador da Doença de Chagas. Foram abordadas reações químicas para a funcionalização de chalconas empregando princípios de química verde como o uso de fonte de energia e solventes alternativos. Foi desenvolvida uma nova metodologia de acoplamento cruzado de Suzuki para a síntese de chalconas funcionalizadas, empregando PEG-400 como solvente sob irradiação de micro-ondas. O emprego da organocatálise na adição de α,α- dicianoolefinas ao sistema carbonílico α,β-insaturado forneceu produtos com bons rendimentos e ótimos excessos enantioméricos. Foi também elaborada uma nova rota sintética para a síntese de γ-butenolídeos, partindo de chalconas. A última etapa reacional foi realizada utilizando a argila montmorillonite K10 como catalisador e etanol como solvente... (CONTINUA)

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

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