Cyanobacterial secondary metabolites are a rich source of bioactive compounds with potential utilization in pharmacology. The aim of this study was to evaluate the effect of the novel compound nostatin A isolated from the cyanobacterium Desmonostoc muscorum. Project was focused on the extraction, purification and characterization of the cytostatic effect caused by this novel compound and its naturally occurred structural analogues. The cytostatic activity of nostatin A and its analogs was evaluated in HeLa cell line. Experiments based on microscopy, flow cytometry and HPLC-HRMS techniques were performed in order to clarify the cytostatic effect of nostatin A in HeLa cells and its mechanism of the action.

Câncer é uma das principais causas de mortes no mundo. Foi responsável por aproximadamente 8,2 milhões de óbitos em 2012 e estima-se 13,2 milhões de mortes em 2030, o que o posiciona como um problema de saúde pública. A quimioterapia torna-se necessária para o tratamento, pois regride o crescimento tumoral e diminui as chances de metástases, as quais são responsáveis por 90% dos óbitos decorrentes do câncer. Linhagens tumorais que apresentam alta expressão de proteínas antiapoptóticas da família Bcl-2 mostram-se resistentes à ação de quimioterápicos antineoplásicos disponíveis na terapêutica. Portanto, o desenvolvimento de compostos que inibem essas proteínas, torna-se interessante para o tratamento do câncer. A queleritrina, um alcaloide presente em diversas espécies da família Papaveraceae, representa um atraente protótipo para o desenvolvimento de inibidores de Bcl-2, visto que esta molécula apresenta atividade citotóxica por meio da inibição da Bcl-XL, proteína supressora da apoptose. Face ao exposto, o objetivo deste trabalho foi sintetizar análogos da queleritrina planejados por simplificação molecular e testar sua atividade citotóxica. A síntese dos compostos foi realizada em duas etapas, com metodologias baseadas em reações de adição nucleofílica com posterior redução. Os análogos foram caracterizados por espectroscopia de ressonância magnética nuclear (RMN) 1H e 13C, cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE) e análise elementar (CHN). A citotoxicidade dos compostos sintetizados e da queleritrina foi avaliada por meio do método de determinação da viabilidade celular por biorredução do sal de tetrazólio (MTT) nas linhagens não-tumorigênicas HUVEC e LL24, e nas linhagens tumorais Jurkat, SK-Mel-28 e A549. Os resultados obtidos no ensaio de citotoxicidade demonstraram que os compostos sintetizados não possuem citotoxicidade significante nas concentrações testadas. Ao avaliar o potencial citostático dos compostos frente à linhagem mutirresistente A549, o composto 2f (3-OH e 4-OH) apresentou atividade antiproliferativa interessante na concentração de 75 µM. Por não apresentar toxicidade em células não tumorais, o composto 2f mostra-se mais seletivo do que seu protótipo. Estudos de modelagem molecular sugerem que a perda da planaridade da queleritrina seja o principal responsável pela diminuição da atividade biológica. Dessa forma, embora os compostos tenham apresentado propriedades biológicas diferentes da esperada, os resultados obtidos podem auxiliar no planejamento de novas moléculas com atividade e seletividade potencialmente superiores à queleritrina, representando assim, potenciais candidatos a fármacos que podem ampliar o arsenal terapêutico para o tratamento de neoplasias. / Cancer is a leading cause of death and was responsible for approximately 8.2 million of deaths in 2012 and 13.2 million of demises are estimated for 2030, which made cancer a public health problem. Chemotherapy is required for cancer treatment, because it decreases the chances of metastasis and regresses tumor growth. However, tumor cell lines which overexpress anti-apoptotic Bcl-2 proteins present resistance to most of anticancer drugs. In this context, the development of molecules with inhibitory activity against these proteins is a promising therapeutic strategy for cancer treatment. Chelerythrine, an alkaloid distributed in several species of Papaveraceae family, has shown considerable antiproliferative activity due to inhibition of Bcl-XL anti-apoptotic protein, which represents an attractive prototype to anticancer drug design. Then, the aim of this study was to synthesize chelerythrine analogues designed by molecular simplification and evaluate their cytotoxic activity. The synthetic strategy was performed into two steps, with methodologies based on nucleophilic addition reaction followed by reduction. The compounds were characterized by 1H and 13C nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy, high performance liquid chromatography (HPLC) and elemental analysis (CHN). The cytotoxic activity of the analogues were evaluated through MTT assay, a colorimetric assay for assessing cell viability, against human umbilical vein endothelial cells (HUVEC) and lung fibroblasts (LL24) as non-tumorigenic cell lines, and also against tumor cell lines, such as human lymphoblastoid (Jurkat), human melanoma cells (SK-Mel-28) and carcinomic human alveolar basal epithelial cell line (A549). The compounds have not shown significant citotoxicity at the tested concentrations. However, the evaluation of cytostatic activity on multiresistant A549 cell line has demonstrated an antiproliferative potential of compound 2f (3-OH and 4-OH) at 75 µM. Since compound 2f (3-OH and 4-OH) did not show citotoxicity on non-tumorigenic cell lines, it presented higher selectivity than chelerythrine. Molecular modeling results indicate that the lack of planarity of the chelerythrine analogues might be responsible for their lower citotoxicity. Thus, it is expected that the results might help directing the design of new compounds with superior activity and more selective than chelerythrine, thereby representing potential drug candidates, which may enhance the therapeutic arsenal for cancer treatment.

Câncer é uma das principais causas de mortes no mundo. Foi responsável por aproximadamente 8,2 milhões de óbitos em 2012 e estima-se 13,2 milhões de mortes em 2030, o que o posiciona como um problema de saúde pública. A quimioterapia torna-se necessária para o tratamento, pois regride o crescimento tumoral e diminui as chances de metástases, as quais são responsáveis por 90% dos óbitos decorrentes do câncer. Linhagens tumorais que apresentam alta expressão de proteínas antiapoptóticas da família Bcl-2 mostram-se resistentes à ação de quimioterápicos antineoplásicos disponíveis na terapêutica. Portanto, o desenvolvimento de compostos que inibem essas proteínas, torna-se interessante para o tratamento do câncer. A queleritrina, um alcaloide presente em diversas espécies da família Papaveraceae, representa um atraente protótipo para o desenvolvimento de inibidores de Bcl-2, visto que esta molécula apresenta atividade citotóxica por meio da inibição da Bcl-XL, proteína supressora da apoptose. Face ao exposto, o objetivo deste trabalho foi sintetizar análogos da queleritrina planejados por simplificação molecular e testar sua atividade citotóxica. A síntese dos compostos foi realizada em duas etapas, com metodologias baseadas em reações de adição nucleofílica com posterior redução. Os análogos foram caracterizados por espectroscopia de ressonância magnética nuclear (RMN) 1H e 13C, cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE) e análise elementar (CHN). A citotoxicidade dos compostos sintetizados e da queleritrina foi avaliada por meio do método de determinação da viabilidade celular por biorredução do sal de tetrazólio (MTT) nas linhagens não-tumorigênicas HUVEC e LL24, e nas linhagens tumorais Jurkat, SK-Mel-28 e A549. Os resultados obtidos no ensaio de citotoxicidade demonstraram que os compostos sintetizados não possuem citotoxicidade significante nas concentrações testadas. Ao avaliar o potencial citostático dos compostos frente à linhagem mutirresistente A549, o composto 2f (3-OH e 4-OH) apresentou atividade antiproliferativa interessante na concentração de 75 µM. Por não apresentar toxicidade em células não tumorais, o composto 2f mostra-se mais seletivo do que seu protótipo. Estudos de modelagem molecular sugerem que a perda da planaridade da queleritrina seja o principal responsável pela diminuição da atividade biológica. Dessa forma, embora os compostos tenham apresentado propriedades biológicas diferentes da esperada, os resultados obtidos podem auxiliar no planejamento de novas moléculas com atividade e seletividade potencialmente superiores à queleritrina, representando assim, potenciais candidatos a fármacos que podem ampliar o arsenal terapêutico para o tratamento de neoplasias. / Cancer is a leading cause of death and was responsible for approximately 8.2 million of deaths in 2012 and 13.2 million of demises are estimated for 2030, which made cancer a public health problem. Chemotherapy is required for cancer treatment, because it decreases the chances of metastasis and regresses tumor growth. However, tumor cell lines which overexpress anti-apoptotic Bcl-2 proteins present resistance to most of anticancer drugs. In this context, the development of molecules with inhibitory activity against these proteins is a promising therapeutic strategy for cancer treatment. Chelerythrine, an alkaloid distributed in several species of Papaveraceae family, has shown considerable antiproliferative activity due to inhibition of Bcl-XL anti-apoptotic protein, which represents an attractive prototype to anticancer drug design. Then, the aim of this study was to synthesize chelerythrine analogues designed by molecular simplification and evaluate their cytotoxic activity. The synthetic strategy was performed into two steps, with methodologies based on nucleophilic addition reaction followed by reduction. The compounds were characterized by 1H and 13C nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy, high performance liquid chromatography (HPLC) and elemental analysis (CHN). The cytotoxic activity of the analogues were evaluated through MTT assay, a colorimetric assay for assessing cell viability, against human umbilical vein endothelial cells (HUVEC) and lung fibroblasts (LL24) as non-tumorigenic cell lines, and also against tumor cell lines, such as human lymphoblastoid (Jurkat), human melanoma cells (SK-Mel-28) and carcinomic human alveolar basal epithelial cell line (A549). The compounds have not shown significant citotoxicity at the tested concentrations. However, the evaluation of cytostatic activity on multiresistant A549 cell line has demonstrated an antiproliferative potential of compound 2f (3-OH and 4-OH) at 75 µM. Since compound 2f (3-OH and 4-OH) did not show citotoxicity on non-tumorigenic cell lines, it presented higher selectivity than chelerythrine. Molecular modeling results indicate that the lack of planarity of the chelerythrine analogues might be responsible for their lower citotoxicity. Thus, it is expected that the results might help directing the design of new compounds with superior activity and more selective than chelerythrine, thereby representing potential drug candidates, which may enhance the therapeutic arsenal for cancer treatment.

This thesis reports the syntheses and biological activities of benzo- and thieno-fused 7-deazapurine ribonucleosides, which were designed as extended analogues of potent cytostatic 6-hetaryl-7-deazapurine or 6-amino-7-hetaryl-7-deazapurine ribonucleosides. First of all, multigram syntheses of (di)chloro-9H-pyrimido[4,5-b]indoles from simple chloro- nitrobenzenes were developed. Pyrimidoindoles were successfully glycosylated and used for the synthesis of 4-hetaryl-6-chloro-, 4,6-bis(hetaryl)-, 4-amino-6-hetaryl-, 4-amino-5-hetaryl- and 4-susbtituted pyrimido[4,5-b]indole ribonucleosides. Hetaryl groups were introduced by Suzuki or Stille cross-coupling reaction. Standard catalysts and conditions were used for reaction in position 4. To observe some reactivity of unreactive chlorine in position 6, modification of standard protocol was necessary. Screening of several ligands had been done and Buchwald ligand X-Phos was found to be optimal. As chlorine in position 4 is activated for nucleophilic substitution, amino and dimethylamino derivatives were prepared by reaction with aqueous ammonia and dimethylamine, respectively. 4-Alkyl derivatives were synthesized by palladium-catalyzed alkylation with trialkylaluminium or by Negishi coupling in case of cyclopropyl derivative. Desired free nucleosides were...

A atividade de cisteíno proteases (CP) tem sido relacionada a diferentes patologias, como no caso da leishmaniose, doença de Chagas de alguns tipos de câncer. Devido a homologia entre as cisteíno proteases presentes em altos níveis nesses sistemas celulares, foi investigada aqui a importância dessas enzimas para o desenvolvimento e estabelecimento dessas doenças a partir da atividade biológica in vitro de novos inibidores reversíveis de cisteíno proteases. De maneira geral, as substâncias apresentaram relevante atividade inibitória de cisteíno proteases expressas pelos diferentes sistemas celulares, com máximo de inibição de 42% para o Neq0554 em relação à atividade de CP expressas por Leishmania spp. e 76% em relação a atividade de CP expressas por células de câncer de pâncreas. Diferentes níveis de atividade biológica foram observados entre os sistemas celulares, porém todos apresentaram supressão em relação aos parâmetros citostáticos após a inibição da atividade de CP. Quando testados em Leishmania spp. o crescimento celular foi suprimido em pelo menos 67%, com máximo de inibição de 95% para o Neq0551 a 10 μM. Da mesma maneira, em células de câncer de pâncreas, alterações no ciclo celular e supressão dos processos de migração e formação de colônias foram os resultados mais evidentes, comretenção de 50% da capacidade de formação de colônias das células Mia-Paca2 pelo Neq0554 a 10 μM. Já em relação aos protozoários da capa Y de Trypanosoma cruzi os inibidores testados apresentaram interessante seletividade contra os parasitos, em relação à célula hospedeira LLC-MK2, além de promoverem a supressão de cerca de 80% do processo de invasão celular in vitro quando a célula hospedeira foi previamente tratada com 10 μM do inibidor Neq0662 por 2 h antes do processo de infecção. Por fim, a encapsulação do Neq0554 em apoferritina promoveu um incremento na atividade anticancerígena para células de câncer de pâncreas, com IC50 de 79 μM contra > 200 μM em relação às células de fibroblasto, aumentando sua seletividade. De maneira geral, os resultados corroboram a hipótese de a inibição de cisteíno proteases nos sistemas celulares é eficiente para promover efeitos citostáticos, podendo ser utilizada com controle e supressão do desenvolvimento das patologias. Além disso, a atividade de CP nas células de protozoários e câncer de pâncreas apresentou perfil semelhante de ação, no qual inibidores de CP não promoveram a morte em nível significativo das células, mas ressaltaram os efeitos citostáticos em relação ao crescimento celular. / Cysteine proteases (CP) activity has been related to different pathologies, such as leishmaniasis, Chagas disease and some types of cancer. Due to the homology between cysteine proteases expressed by these cellular systems, it was investigated here the importance of these enzymes for the development and establishment of these diseases based on the in vitro biological activity of novel reversible cysteine protease inhibitors. In general, the inhibitor showed a significant inhibitory activity of cysteine proteases expressed by the different cellular systems, with a maximum inhibition of 42% for Neq0554 concerning the CP activity expressed by Leishmania spp. and 76% to CP activity expressed by pancreatic cancer cells. Different profiles of biological activity were observed between the cellular systems, but all substances had significant CP activity suppression, in cytostatic levels after the inhibition of CPA. When the inhibitors were tested against Leishmania spp., the cell growth was suppressed by at least 67%, with maximum inhibition of 95% for Neq0551 at 10 μM. Similarly in pancreatic cancer cells, changes in the cell cycle profile were the most evident results, as well as the suppression of migration and colony formation ability, with 50% retention of the colony development of Mia-Paca2 cells by Neq0554 at 10 μM. In contrast, to protozoa from Trypanosoma cruzi Y strain, the inhibitors tested showed an interesting selectivity against the parasites concerning the host cell LLC-MK2, also promoting the in vitro cell invasion suppression in about 80% when the host cell was pre-treated with Neq0662 10 μM for 2 h. Finally, the encapsulation of Neq0554 promoted an increase in its anticancer activity against pancreatic cancer cells, with IC50 of 79 μM alongside > 200 μM to fibroblast cells, besides increasing its selectivity. In general, the results corroborate the hypothesis that the inhibition of cysteine proteases in the cellular systems is efficient to promote cytostatic effects, being an interesting tool to be used as control and development suppression of some pathologies. Also, CP activity in protozoa cells and pancreatic cancer showed a similar profile of action, in which cysteine protease inhibitors did not promote death at a significant level for the cells, but emphasized cytostatic effects about cell growth.