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Fragment based drug discovery (FBDD) has been applied to two protease drug targets, MMP-12 and HIV-1 protease. The primary screening and characterization of hit fragments were performed with surface plasmon resonance -technology. Further evaluation of the interaction was done by inhibition studies and in one case with X-ray crystallography. The focus of the two projects was different. Many MMP inhibitors contain a strong zinc chelating group, hydroxamate, interacting with the catalytic zinc atom. This strategy may be the cause for the low specificity of MMP inhibitors. Using FBDD we found a fragment with an unusual strong affinity for MMP-12. An inhibition assay confirmed that it was an inhibitor but indicated a stoichiometry of 2:1. Crystallography data revealed that an adduct of the fragment was bound in the active site, with interactions both with the catalytic zinc and the S1’ pocket. This may present a new scaffold for MMP-12 inhibitors. For HIV-1 protease the focus was on identifying inhibitors not sensitive to current resistance mutations. A fragment library for screening with SPR-technology was designed and used for screening against wild type enzyme and three variants with resistance mutations. Many of the hits were promiscuous but a number of fragments with possible allosteric inhibition mechanism were identified. The temperature dependency of the dissociation rate and reported resistance mutations was studied with thermodynamics. A good, but not perfect correlation was found between resistance and both the dissociation data and the free energy for dissociation compared to data from wild type enzyme. However, the type of mutation also influenced the results. The flap mutation G48V displayed thermodynamic profiles not completely correlating with resistance. It was found that dissociation rate and thermodynamics may complement each other when studying resistance, but only one of them may not be enough.

Os modelos experimentais têm sido utilizados para o estudo dos mecanismos fisiopatológicos envolvidos no desenvolvimento da Doença Pulmonar Obstrutiva Crônica (DPOC). O modelo que melhor mimetiza a doença em humanos é o que utiliza a exposição à fumaça de cigarro. No entanto, a utilização deste modelo experimental requer um longo tempo de exposição (6 meses) e a lesão do parênquima obtida é considerada leve. O desequilíbrio protease/anti-protease é considerado um importante mecanismo fisiopatológico envolvido no desenvolvimento da DPOC. Desta forma, neste estudo propomos o desenvolvimento de um modelo experimental no qual associamos a instilação de elastase previamente ao início da exposição ao fumo na tentativa de obter um maior grau de lesão tecidual em um menor espaço de tempo. Para tanto, camundongos C57Bl/6 foram divididos em quatro grupos: Controle, Elastase, Fumo, Fumo/Elastase 1 dose e Fumo/Elastase 2 doses e analisados após dois meses de exposição. Os animais do grupo Fumo/Elastase 1 dose e 2 doses foram submetidos à instilação intranasal de elastase pancreática de porco (0,33UI) e expostos a fumaça de cigarro por dois meses. O grupo controle recebeu o mesmo tratamento com solução fisiológica (NaCl 0.9%). A exposição ao fumo foi feita por 30min, 2 vezes/dia, 5 dias da semana. Após dois meses, os animais foram sacrificados e observamos aumento de LM no grupo Fumo/Elastase 1 dose e 2 doses comparado aos grupos Controle e Fumo; aumento de células positivas para MAC-2 no parênquima (Fumo/Elastase 2 doses) e vias aéreas (Fumo/Elastase 1 dose e 2 doses), MMP-12 no parênquima pulmonar (Fumo/Elastase 2 doses), GP91 no parênquima (Fumo/Elastase 1 dose e 2 doses) e vias aéreas (Fumo e Fumo/Elastase 1 dose) e aumento de proporção de fibras elásticas no parênquima pulmonar do grupo Fumo/Elastase 1 dose e do grupo Fumo, caracterizando presença de enfisema pulmonar. A instilação de elastase pancreática de porco juntamente com a exposição à fumaça de cigarro aumentou a susceptibilidade ao desenvolvimento do enfisema / Experimental models have been used to study the pathophysiological mechanisms involved in the development of COPD. Cigarette Smoke exposure (CS) is considered the best model to mimetize the disease in humans. However, the CS requires a long exposure time (6 months) and the parenchymal destruction obtained is considered mild. The protease / anti - protease imbalance is considered an important pathophysiological mechanism involved in the development of COPD. Thus, in this study we propose the development of an experimental model in which we associate instillation of elastase before the start of exposure to smoke, trying to increase the parenchymal destruction degree in a shorter time. For that, C57BL / 6 mice were divided into four groups: Control, Elastase, Smoke and Smoke/Elastase 1 dose and Smoke/Elastase 2 doses and analyzed in two months after the CS exposition. The Smoke/Elastase 1 dose and 2 doses animals group received an intranasal instillation of porcine pancreatic elastase (0.33 IU) and exposed to cigarette smoke for two months. The control group received the same treatment with saline (NaCl 0.9 %). Animals were exposed to CS for 30min, 2 times / day, 5 days a week. After two months, we observed increased mean linear intercept (LM) and positive cells for MAC-2, MMP-12 and GP91 in the airways and lung parenchyma and increase of elastic fibers in the lung parenchyma characterizing the presence of pulmonary emphysema. The instillation of porcine pancreatic elastase along the exposure to cigarette smoke increased susceptibility to the development of emphysema

Os modelos experimentais têm sido utilizados para o estudo dos mecanismos fisiopatológicos envolvidos no desenvolvimento da Doença Pulmonar Obstrutiva Crônica (DPOC). O modelo que melhor mimetiza a doença em humanos é o que utiliza a exposição à fumaça de cigarro. No entanto, a utilização deste modelo experimental requer um longo tempo de exposição (6 meses) e a lesão do parênquima obtida é considerada leve. O desequilíbrio protease/anti-protease é considerado um importante mecanismo fisiopatológico envolvido no desenvolvimento da DPOC. Desta forma, neste estudo propomos o desenvolvimento de um modelo experimental no qual associamos a instilação de elastase previamente ao início da exposição ao fumo na tentativa de obter um maior grau de lesão tecidual em um menor espaço de tempo. Para tanto, camundongos C57Bl/6 foram divididos em quatro grupos: Controle, Elastase, Fumo, Fumo/Elastase 1 dose e Fumo/Elastase 2 doses e analisados após dois meses de exposição. Os animais do grupo Fumo/Elastase 1 dose e 2 doses foram submetidos à instilação intranasal de elastase pancreática de porco (0,33UI) e expostos a fumaça de cigarro por dois meses. O grupo controle recebeu o mesmo tratamento com solução fisiológica (NaCl 0.9%). A exposição ao fumo foi feita por 30min, 2 vezes/dia, 5 dias da semana. Após dois meses, os animais foram sacrificados e observamos aumento de LM no grupo Fumo/Elastase 1 dose e 2 doses comparado aos grupos Controle e Fumo; aumento de células positivas para MAC-2 no parênquima (Fumo/Elastase 2 doses) e vias aéreas (Fumo/Elastase 1 dose e 2 doses), MMP-12 no parênquima pulmonar (Fumo/Elastase 2 doses), GP91 no parênquima (Fumo/Elastase 1 dose e 2 doses) e vias aéreas (Fumo e Fumo/Elastase 1 dose) e aumento de proporção de fibras elásticas no parênquima pulmonar do grupo Fumo/Elastase 1 dose e do grupo Fumo, caracterizando presença de enfisema pulmonar. A instilação de elastase pancreática de porco juntamente com a exposição à fumaça de cigarro aumentou a susceptibilidade ao desenvolvimento do enfisema / Experimental models have been used to study the pathophysiological mechanisms involved in the development of COPD. Cigarette Smoke exposure (CS) is considered the best model to mimetize the disease in humans. However, the CS requires a long exposure time (6 months) and the parenchymal destruction obtained is considered mild. The protease / anti - protease imbalance is considered an important pathophysiological mechanism involved in the development of COPD. Thus, in this study we propose the development of an experimental model in which we associate instillation of elastase before the start of exposure to smoke, trying to increase the parenchymal destruction degree in a shorter time. For that, C57BL / 6 mice were divided into four groups: Control, Elastase, Smoke and Smoke/Elastase 1 dose and Smoke/Elastase 2 doses and analyzed in two months after the CS exposition. The Smoke/Elastase 1 dose and 2 doses animals group received an intranasal instillation of porcine pancreatic elastase (0.33 IU) and exposed to cigarette smoke for two months. The control group received the same treatment with saline (NaCl 0.9 %). Animals were exposed to CS for 30min, 2 times / day, 5 days a week. After two months, we observed increased mean linear intercept (LM) and positive cells for MAC-2, MMP-12 and GP91 in the airways and lung parenchyma and increase of elastic fibers in the lung parenchyma characterizing the presence of pulmonary emphysema. The instillation of porcine pancreatic elastase along the exposure to cigarette smoke increased susceptibility to the development of emphysema