Submitted by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2016-06-01T11:24:15Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Murilo Machado dos Anjos - 2015.pdf: 3279307 bytes, checksum: dc7ced1aa57b2f7b3078d3d7c37e0ae1 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2016-06-01T11:26:44Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Murilo Machado dos Anjos - 2015.pdf: 3279307 bytes, checksum: dc7ced1aa57b2f7b3078d3d7c37e0ae1 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-06-01T11:26:44Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Murilo Machado dos Anjos - 2015.pdf: 3279307 bytes, checksum: dc7ced1aa57b2f7b3078d3d7c37e0ae1 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Previous issue date: 2015-06-19 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The world's population sees aging and some diseases that become more common. Alzheimer's disease (AD) is a dementia caused by loss of cognitive function of the individual and drugs used in their treatment is based on the inhibition of the enzyme acetylcholinesterase (AChE). Cancer is a group of diseases that develop due to the disorderly proliferation of cells may be related to genetic factors as well as dietary habits and exposure to radiation, the treatment being based on three main techniques: surgery, radiation and chemotherapy. In this work we synthesized 15 compounds (11 chalcones and 4 imines), based on the condensation of Claisen-Smth, and they are characterized by NMR (1H and 13C), IV These compounds were submitted to acetylcholinesterase activity by the modified method of Elman, using CCD and Martson, in addition to the evaluation of cytotoxic tumorias lines SF-295 (glioblastoma - human), HL-60 (acute leukemia promielítica) and HCT-116 (colon). The compounds showed no activity for the enzyme AChE front of the methods employed, and this cause investigated using molecular modeling methods, which sought in the literature active compounds for this enzyme, containing resemblance with the structures synthesized in this work. 80 descriptors were calculated being submitted to statistical analysis (Fisher's weight) where the number of variables is reduced to 24 and these have been selected GAP and bond angle where it was observed that the values of the synthesized compounds, mostly It was found out of range for the active compounds. The previous modeling studies are not sufficient to determine the causes of inactivity of the compounds, being necessary to the realization of a structure and reactivity studies. The evaluation of the antitumor compounds presented become more positive as the MCH-1 / A população mundial veem envelhecendo e com isto algumas doenças tornam-se mais comum. A doença de Alzheimer (DA) é uma demencia causada pela perda da função cognitiva do indivíduo e as drogas empregadas no seu tratamento tem como base a inibição da enzima acetilcolinesteráse (AChE). O cancer é um conjunto de doenças que se desenvolvem pela multiplicação desordenada de células, pode estar relacionado com fatores genéticos como também hábitos alimentares e exposição à radiação, sendo o tratamento baseado em três principais técnicas: cirurgia, radioterapia e quimioterapia. Neste trabalho foram sintetizados 15 compostos (11 chalconas e 4 iminas), baseando-se na condensação de Claisen-Smth, sendo os mesmos caracterizados por RMN (1H e 13C) e I.V. Estes compostos foram submetidos à atividade anticolinesterásica pelo método modificado de Elman, utilizando-se CCD, e Martson, além da avaliação citotóxica para as linhagens tumorias SF-295 (glioblastoma - humano), HL-60 (leucemia promielítica aguda) e HCT-116 (colón). Os compostos não apresentaram atividade para a enzima AChE frente aos métodos empregado, sendo esta causa investigada utilizando métodos de modelagem molecular, onde buscou-se na literatura compostos ativos para esta enzima, que continham similiaridades com as estruturas sintetizadas neste trabalho. Foram calculados 80 descritores sendo estes submetidos à uma análise estátistica (peso de fisher) onde o número de variáveis foi reduzido para 24 e destas foram selecionadas o GAP e ângulo de ligação, onde observou-se que os valores dos compostos sintetizados, em sua maioria, estavam fora da faixa encontrada para os compostos ativos. Os estudos prévios de modelagem não são suficientes para determinar as causas da inatividade dos compostos, sendo necessário a realização de um estudo de estrutura e reatividade. A avaliação antitumoral dos compostos apresentou-se mais positiva, sendo as chalconas Mch-1 e Mch-7 ativas para duas linhagens celulares tumorais (HCT-116 e SF-265).

A conhecida regra do acoplamento em W, que estabelece que núcleos na conformação em W planar exibem valores significativos de constantes de acoplamento através de quatro ligações, tem sido uma ferramenta útil para a determinação estrutural desde o início do uso da RMN para essa finalidade. Muitas configurações e conformações foram decididas com base nessa regra. A contínua evolução do equipamento de RMN, porém, resulta em modificações na qualidade e no número dos dados experimentais obtidos, obrigando os químicos a freqüentes revisões de seus pontos de vista sobre a importância relativa dos dados que podem ser obtidos dos espectros de RMN. O equipamento mais recente tem uma resolução maior e várias características adicionais que obscurecem um pouco os conceitos mais antigos: por um lado, o alto valor informativo de algumas técnicas modernas tais como NOE DIFF e outros métodos multi-dimensionais reduzem a importância das constantes de acoplamento; por outro lado, agora é possível determinar um número muito maior de constantes de acoplamento, devido principalmente à maior resolução. Uma conseqüência natural é que o químico agora pode explorar o uso de desdobramentos sutis em análise conformacional. Como parte de nosso trabalho de pesquisa na síntese de produtos naturais, preparamos há algum tempo um número apreciável de derivados de ciclopentanos. Nossa atenção foi fortemente atraída para certas constantes de acoplamento a longa distância (4JHH) que ocorriam em alguns destes compostos, já que uma conformação W planar não parece ser possível em ciclopentanos. Decidimos então iniciar um estudo mais detalhado dos espectros de RMN desses compostos, com vistas a uma interpretação mais clara dos dados. Inicialmente fizemos as atribuições para todos os hidrogênios, incluindo a estéreo-química de cada um, e medimos todos os valores de J para os compostos; para tanto fizemos extenso uso dos espectros de RMN tanto de 1H (300 MHz)como de 13C (75 MHz), medidas de efeito NOE, etc. Os ângulos entre as ligações e os ângulos diedros (de torção) foram calculados com programas de modelagem molecular; vários programas e métodos diferentes foram usados, para aumentar a confiabilidade. O primeiro resultado obtido é a confirmação de que 4JHH 'diferente' 0 pode ocorrer mesmo em casos em que uma conformação W planar não é possível. Mais importante, porém, é a conclusão de que há uma relação entre os valores de 4JHH e os ângulos diedros envolvidos. O acoplamento entre H1 e H2 ocorre através das quatro ligações 'sigma' definidas pelo caminho H1-C1-C2-C3-H2 e envolve dois ângulos diedros 'teta'1 e 'teta'2. Os valores de 4JHH foram plotados contra (cos2'teta'1 x cos2'teta'2) (uma simples extensão da equação de Karplus); os pontos resultantes não se alinham com perfeição sobre uma curva contínua, mas mostram clara tendência de aumento do valor de 4JHH conforme os ângulos 'teta'1 e 'teta'2 se afastam de 90º e se aproximam de 180º. / The well known W rule, which establishes that nuclei in a planar W arrangement exhibit significant four bond coupling constants, has been a useful tool in molecular structure determination since early times of the use of nmr spectra for this purpose. Many configurations and conformations have been decided based on this rule. The continuous evolution of the nmr equipment, however, produces modifications in quality and number of available experimental data, thus forcing the chemists to frequent revisions of their points of view about the relative importance of the data that can be obtained from nmr spectra. The more recent equipment has a higher resolution and several additional features that throw some shadow over early concepts: on one hand, the high power of modern techniques such as NOE DIFF and other multi-dimensional methods reduce the importance of coupling constants; on the other hand, it is now possible to determine many more coupling constants, due mainly to the higher resolution. A natural consequence is that the chemist can now exploit the use of subtle splittings in conformational analysis. As part of our research work on the synthesis of natural products, we have prepared a number of cyclopentane derivatives. Our attention was strongly attracted to the long-range (4JHH) coupling constants that occurred in some of these compounds, as no planar W conformation seems to be possible in cyclopentanes. We have thus decided to start a more detailed study of the nmr spectra of these compounds, seeking for more clear interpretation of the data. We have first assigned all hydrogens, including the stereochemistry of each hydrogen, and measured all J values for the compounds; for this task we have used nmr spectra both of 1H (300 MHz) and 13C (75 MHz), NOE measurements, etc. Bond angles and dihedral (torsion) angles were calculated with molecular modeling programs; several different programs and methods were used to improve reliability. The first result obtained is a confirmation that a 4JHH 'different' 0 occurs even in cases where a planar W conformation is not possible. More important, however, is the conclusion that there is a correlation between the 4JHH values and the involved dihedral angles. There are two dihedral angles in the path through the bonds between two hydrogens which show 4JHH coupling. When 4JHH values are plotted against(cos2'teta'1 x cos2'teta'2) (a simple extension of Karplus equation) the points are not aligned over a continuous curve, but they show a clear tendency: 4JHH values become higher as the angles 'teta'1 and 'teta'2 vary from 90 to 180º.

Alguns nitrocompostos apresentam atividade antichagásica resultante do processo de redução do grupo nitro com conseqüente formação de radical nitro ânion e de intermediários tóxicos ao parasita. A variação estrutural dos derivados 5-nitroheterocíclicos pode interferir no processo de redução destes compostos e, também, na atividade biológica. Neste aspecto, o estudo da redução dos nitrocompostos por meio de técnicas voltamétricas, como a voltametria cíclica e a voltametria de onda quadrada é uma forma de avaliar ou até simular o mecanismo de ação destes derivados. Assim, a avaliação de processos eletródicos e a determinação dos potenciais de redução dos nitrocompostos fornecem subsídios para a compreensão do mecanismo da atividade antiparasitária. Neste trabalho, desenvolveram-se procedimentos eletroquímicos utilizados para a determinação do potencial de redução e do potencial de meia onda de vinte e três nitrocompostos (5-nitro-2-tiofilideno 4-R-benzidrazidas e 5-nitro-2-furfurilideno 4-R-benzidrazidas), visando o emprego destes em estudos de QSPR e SAR. As determinações foram realizadas empregando-se Voltametria Cíclica e Voltametria de Onda Quadrada em célula eletroquímica de 10 mL nos meios prótico (solução tampão PIPES com eletrólito de suporte NaNO3 0,1 mol L-1), misto de DMSO/solução tampão PIPES (50% v/v) e em meio aprótico de DMSO (com eletrólito de suporte Bu4NH4BF4). O eletrodos de referência e auxiliar utilizados foram Ag/AgCl saturado e platina. Os eletrodos de trabalho utilizados foram o carbono vítreo (meio aprótico e misto), pasta de carbono (meio misto e prótico) e pasta de carbono modificada com nitrocompostos (meio prótico). Foram realizados estudos teóricos, de modelagem molecular, e experimental, espectrofotometria UV/visível, com o objetivo de determinar a conformação de menor energia mínima global e confirmar a ocorrência de disposição estrutural co-planar. No estudo teórico, utilizou-se as metodologias de otimização de geometria, e análise conformacional dos nitrocompostos calculadas por meio de AM1 e HF3-21G* e HF6- 31G* para obtenção dos confôrmeros de menor energia mínima. Estes confôrmeros foram submetidos a cálculo de carga de ponto único (AM1), onde determinou-se os valores de energia de diversas propriedades de caráter eletrônico (energias de formação em vácuo e meio solvatado, de HOMO, de LUMO, momento de dipolo, dureza, potencial químico, afinidade eletrônica, potencial de ionização, cargas de potencial eletrostático), geométrica (volume molecular) e mapas 3D de densidade de potencial eletrostático, de HOMO e de LUMO. Todos os cálculos foram realizados empregando-se os pacotes computacionais Spartan O2 for Linux, Spartan O4 for Windows e ClogP 4.0 (para determinar os valores de hidrofobicidade). Os valores do potencial de pico catódico (Epc 1) e de meia onda bem como as propriedades físico-químicas, obtidos a partir de cálculos de química quântica, de σp e σR, ClogP e π) foram utilizados em análise de QSPR aplicando-se a Análise de Hansch e regressão multivariada, PLS. Avaliou-se ainda, a atividade antichagásica de dez nitrocompostos (oito derivados tiofilidênicos e dois derivados fufurilidênicos) visando investigar a possibilidade de influência do processo de redução dos nitrocompostos sobre a atividade biológica. Realizaram-se ensaios que permitiram avaliar o efeito antiproliferativo dos nitrocompostos sobre o parasita, em 24 horas, por meio de contagem do número de unidades viáveis em câmara de Neubauer. Os métodos voltamétricos utilizados mostraram-se adequados para a avaliação da redução eletroquímica dos nitrocompostos, e foram apropriados para a obtenção dos potenciais de redução de pico catódico e dos potenciais de meia onda de todos os derivados em meio aprótico e misto. Em meio aquoso, obtiveram-se os valores dos potenciais de redução de pico catódico apenas para os derivados tiofilidênicos. A partir dos resultados obtidos na análise conformacional, observou-se a quebra de efeito co-planar estrutural na região do anel benzênico substituído e porção hidrazídica molecular. Adicionalmente, nos mapas de densidade de potencial eletrostático, registrou-se a ocorrência de efeito mesomérico conjugado reduzido entre as porções moleculares citadas acima. De posse destes dados, em conjunto com as visualizações de sinais característicos para grupos cromóforos distintos em espectros UV/visível, sugere-se a ausência de efeito conjugado molecular e, como conseqüência, de influência dos grupos substituintes em posição para do anel benzênico sobre o grupo nitro ligado ao anel heterocíclico. Nos resultados obtidos a partir das análises de QSPR, observou-se que não ocorre correlação entre as propriedades físico-químicas, determinadas para os nitrocompostos, e os descritores eletroquímicos, obtidos em diferentes meios de reação. Diante deste fato, sugere-se que a quebra do efeito co-planar interfere diretamente na intensidade da influência das propriedades físico-químicas de grupos substituintes sobre o potencial de redução dos nitrocompostos. Observou-se, também, que a maioria dos compostos apresentou atividade antichagásica superior ao fármaco de referência, o benznidazol. Verificou-se que os compostos não substituído e cloro derivado da série dos 5-nitro-2-furfurilidênicos são mais ativos que os correspondentes análogos das 5-nitro-2-tiofilideno benzidrazidas. Em análise preliminar, observou-se que o potencial de redução e o potencial de meia onda não exercem influência sobre a atividade antichagásica dos nitrocompostos. / Some nitrocompounds have show activity against to Trypanosoma cruzi. Those biological activity are resulting from nitro group reduction with subsequent formation of radical nitro anion and other reaction\'s intermediates, which are toxic to the parasite. The structural difference among the 5-nitro-heterocyclic derivatives might exert influence on these compounds reduction and also on the antichagasic activity. In this way, the study of reduction process by voltammetric techniques, such as cyclic voltammetry and square wave voltammetry, is a mode of evaluate the biological action mechanism. Therefore, the evaluation of the electrodic process and the determination of nitrocompounds reduction potential provide information for elucidating the antitrypanosomal activity mechanism. In the present work, the procedures employed to determinate the cathodic reduction and reduction potentials were carried out on twenty three nitrocompounds (5-nitro-2-tiofilidenic benzhidrazides and 5-nitro-2-furfurilidenic benzhidrazides) with the aim using those data in QSPR and SAR analysis. Cyclic voltammetry and square wave voltammetry techniques were used to determined the reduction potential in electrochemical cell of 10 mL in the protic media (PIPES buffer and electrolyte of support NaNO3 0.1 mol L-1), mixed media of DMSO and PIPES buffer 50:50 v/v (electrolyte of support NaNO3 0.1 mol L-1), and aprotic media of DMSO (electrolyte of support Bu4NH4BF4 0.1 mol L-1). The reference and counter electrodes used were Ag/AgCl (with KCl saturated) and platinum, respectively. In these studies, the work electrodes were glassy carbon (aprotic and mixed media), carbon paste (mixed and protic media) and carbon paste modified with nitrocompounds (protic media). Molecular modeling studies and UV/visible spectrophotometry were investigated with the aim for determining the lowest conformational energy and the occurrence of co-planarity molecular structure. In this work were performed the geometry optimization (using the quantum chemistry AM1, ab initio HF3-21G* and HF6-31G* level of theory), conformational analysis(AM1 and ab initio HF6-31G*) and single point calculations (AM1). All the lowest energy conformers from conformational analysis were submitted to single point calculations. These models were used to determine the physicochemical properties (energy of formation in vacuum and solvated media, energy of HOMO, energy of LUMO, dipole moment, hardness, chemistry potential, electronic affinity, ionization potential and charges of electrostatic potential) and the molecular electrostatic potential, HOMO and LUMO maps, respectively. All calculations were performed using the computational software Spartan O2 for Linux, Spartan O4 for Windows, and the ClogP 4.0 (only for hydrophobicity). The cathodic reduction and half-wave potentials values and the set of physicochemical properties, which are obtained from quantum chemistry calculations, as well as the electronic effect (σp and σR derived of σ Hammett) and the hydrophobicity property (ClogP, and π of Hansch) were used in QSPR analysis applying Hansch analysis and PLS methodologies. Afterwards, the antichagasic activity of ten compounds (eight thiofilidenic and two furfurylidenic derivatives) was evaluated considering the influence of nitrocompounds reduction on biological activity. This assay allows to analyse the antiproliferative effect of nitrocompounds on the parasites growing, in twenty-four (24) hours, reading the number of trypanosomes in Haemocytometer. The voltammetric methodologies allowed to determinate the cathodic reduction and half-wave potential values in aprotic and mixed media to all nitrocompounds. In protic media, however, the cathodic reduction potential values were obtained only for the 5-nitro-2-tiofilidenic benzhidrazides. Those procedures seen to be appropriated for perform the electrochemistry reduction evaluation. The geometry optimization and conformational analysis allows determining a lack of structural planarity in all derivatives located at the bond between the carbonilic carbon and benzhoyl group. Additionally, the electrostatic potential maps presented a decreased on the electronic conjugate effect of the structures of nitrocompounds investigated. The conformational analysis allows us to determine the nitroheterocyclic biosostere conformations dependence on the reaction phase studied. The UV/visible spectra presented two waves, which are indicating responses related to different chromophores. These results suggest the absence of conjugate effect in nitrocompound structure, indicating that the presence of groups attached to benzene ring do not exert influence on the nitro group attached to heterocyclic ring. In the QSPR analysis was not detected any correlations between thel physicochemical properties and the cathodic reduction and reduction potentials, in all reaction media investigated. Those results might be occurred due to the lack of molecular co-planarity, which is reducing the influence of any property on the nitrocompounds reduction. Almost all nitrocompounds investigated show higher antichagasic activity than the reference drug, benznidazol. In a preliminary analysis it was verified that the cathodic reduction and half-wave potentials do not exert influence on the nitrocompounds antichagasic activity.

Sistemas de transporte tipo ABC são responsáveis pelo transporte de uma grande variedade de substâncias dentre elas os oligopeptídeos e molibdato. Neste trabalho estudamos dois sistemas de transportadores do tipo ABC (mod, envolvido na captação de molibdato e o opp na capação de oligopeptídeos) presentes na bactéria Xanthomonas axonopodis pv. citri (Xac). Em particular analisamos a organização genética dos óperons mod e as proteínas ModA e OppA, componentes solúveis localizados no periplasma e responsáveis pela ligação aos substratos. Por meio de técnicas de modelagem molecular, definimos modelos estruturais para as proteínas ModA e OppA. Para a proteína ModA caracterizamos cinco resíduos que compõem a cavidade ligadora e são responsáveis pelas interações com o íon molibdato, assim como a sua similaridade estrutural e sequencial com ortólogos de 3 grupos distintos de bactérias. Para a OppA, descrevemos o seu comportamento na ancoragem de diferentes oligopeptídeos. Avaliamos parâmetros como a extensão da cadeia e estabelecemos uma ordem crescente de afinidade entre os oligopeptídeos com diferente composição residual e a proteína OppA. / ABC transport system are responsable for the uptake of a large variety of substrates, including oligopeptides and molybdate. In this work we studied two ABC transporter systems (mod and opp responsable for molybdate and oligopeptide uptake, respectively) present in plant pathogen Xanthomonas axonopodis pv. citri (Xac). We investigated the genetic organization of mod operon and, particularly, structural feature of periplasmic components, ModA and OppA proteins, of the uptake systems. Using molecular modeling techniques, we defined the structural models of both ModA and OppA proteins. Based on the ModA structural model, amino acid residues involved in molybdate interaction were identified. In addition, both the structural and sequence similarities of Xac ModA and other bacterial orthologs with experimentally defined structural organizations were described. Based on the OppA structural model, we applied molecular docking tools to determine the binding specificity for different oligopeptide regarding number and amino acid composition. Collectively, our results represent an important contribution to the study of ABC transporters in an economically relevant phytopathogen bacterial species.

O trabalho tem por objetivo a aplicação de técnicas de modelagem molecular como ferramenta de pesquisa em Engenharia Química, em particular no estudo das reações químicas envolvidas na degradação do fenol em processos oxidativos avançados. Os resultados obtidos para reações em fase gasosa mostram que o uso dessa ferramenta, no nível de teoria selecionado (B3LYP/6-31++G(d,p)), é adequado para descrever a maioria das reações do mecanismo proposto. As constantes cinéticas calculadas (através da Teoria do Estado de Transição), quando comparadas com os dados experimentais disponíveis, encontram-se dentro da mesma ordem de grandeza para a rota mais viável. A simulação de um par de reações paralelas mostra o mesmo perfil de queda do fenol encontrado para as constantes cinéticas experimentais. A comparação com resultados teóricos prévios mostra que a adição de efeitos de polarização das nuvens eletrônicas ao conjunto de base resulta em um aperfeiçoamento nos valores das constantes cinéticas. Os estudos do meio solvatado mostram que o modelo de solvatação implícita SM5.42R é adequado para descrever o sistema, por reproduzir bem o valor experimental da energia de solvatação do fenol. Entretanto, não é possível fazer comparações quanto aos radicais devido à ausência de dados experimentais. Dentre os modelos de solvatação explícita construídos, o modelo que conta com uma esfera de solvatação de 4 moléculas de água se mostrou melhor para o fenol. Já para o intermediário radicalar O1, o modelo mais adequado foi o que conta com 6 moléculas de água formando um ciclo sobre as hidroxilas ligadas ao anel. Com os resultados obtidos e suas comparações com valores experimentais discute-se a aplicabilidade de técnicas de Modelagem Molecular em estudos aplicados em Engenharia Química, reforçando a visão desta ferramenta como um instrumento importante no projeto de novos produtos e na otimização de processos de interesse tecnológico. / This work has the main objetive of applying molecular modeling techniques as a research tool in Chemical Engineering particularly on the study of the chemical reactions involved in the degradation of phenol by Advanced Oxidation Processes. The obtained results for gas phase reactions show that the use of this tool, in the selected level of theory (B3LYP/6- 31++G(d,p)) is adequate to describe most of the reactions within the proposed mechanism. The calculated kinetic constants (through Transition State Theory), when compared with the available experimental data, were found to be within the same order for the most likely pathway. The simulation of a parallel reactions pair shows the same declining profile found for experimental kinetic constants. The comparison with previous theoretical results suggest that the addition of polarization effects on the basis set results in a higher accuracy of the kinetic constant values. The studies of the continuum show that the implicit solvation model SM5.42R is adequate to describe the system, since it reproduces well the experimental value of solvation energy for phenol. However, it is not possible to do comparisons for the radicals due to the absence of experimental data. Among the explicit solvation models constructed, the one which represents a solvation sphere of four water molecules has shown better accuracy to phenol. For the radical intermediate O1, the most suitable model found was the one with six water molecules joined in a cycle on the hydroxyls bonded to the ring. With the obtained results and their comparisons with experimental data, the applicability of Molecular Modeling techniques in Chemical Engineering studies is discussed, reinforcing the perspective of this tool as an important instrument for the design of new products and the optimization of technologically relevant processes.

Desde os tempos antigos, o leite de papoula é usado como sedativo e poderoso analgésico. Hoje, na terapêutica, a morfina - a qual se encontra em grande proporção no leite da papoula - continua sendo utilizada como analgésico em casos de dor moderada e severa. Concomitantemente, drogas derivadas da morfina têm sido amplamente utilizadas; sendo a heroína uma das drogas com maior potencial viciante conhecido. <br /> O desenvolvimento de antagonistas do receptor alvo da morfina/heroína (receptor &mu;-opioide) pode auxiliar tanto no desenvolvimento de medicamentos analgésicos mais seguros e potentes, bem como no desenvolvimento de medicamentos que podem ter utilidade no tratamento da dependência por drogas opiáceas. <br /> Com o intuito de criar a relação entre a atividade biológica de um conjunto de 51 moléculas e sua respectiva ação antagonista ao receptor &mu;-opioide, foram selecionadas, da literatura, moléculas que apresentam interações biológicas contra o receptor &mu;-opioide. <br /> As moléculas selecionadas tiveram suas geometrias otimizadas e suas propriedades calculadas pelo método DFT/B3LYP, com um conjunto de funções de base 6-31g++(d,p). Os dados obtidos, como informações sobre a estrutura eletrônica, propriedades topológicas e físico-químicas, foram relacionados com os valores de pKi. Para a correta análise das variáveis que são úteis na descrição da atividade biológica, métodos de análise estatística como PCA, HCA, SIMCA e KNN foram utilizados, além do método de PLS para a construção do modelo matemático de relação entre atividade biológica e as variáveis. <br /> Os resultados mostram que variáveis como a energia do orbital LUMO, a quantidade de nitrogênios na cadeia da molécula, o volume de alguns substituintes e o valor das variáveis E1p e E3u (mensuradas respectivamente pela polarizabilidade molecular e peso atômico) têm grande relação com a atividade biológica. <br /> O modelo criado é útil na previsão da atividade biológica de outras moléculas, bem como ao fornecer ideias para uma síntese planejada de novos compostos com atividade antagonista promissora. / Since antiquity, the poppy\'s milk has been used as sedative and powerful analgesic. Nowadays, in the therapy, the morphine - that is found in large proportion in poppy\'s milk - is still being used as painkiller in cases of moderate and severe pain. Concurrently, drugs made from morphine have been widely used; being the heroin the drug with the highest known addictive potential. <br /> The development of the antagonists of the morphine/heroine target receptor (&mu;-opiate receptor) can help on more safety and powerful medicine developments, and also to develop medicines that can be useful in treating opiate drugs addiction. <br /> In order to create the relationship between biological activity of a set of 51 molecules and their respective antagonist action by &mu;-opiate receptor, was selected, from the literature, molecules that show biological interaction against &mu;-opiate receptor. <br /> The selected molecules had their geometries optimized and their properties calculated by DFT/B3LYP method, with a set of base functions 6-31g++(d,p). The data obtained, as information about the electronic structure, topological properties and physical-chemical, were related to the pKi values. To the correct analysis of the variables that are useful on the description of the biological activity, were used statistical analysis methods as PCA, HCA, SIMCA and KNN, other than the PLS method for building the mathematical model of relationship between the biological activity and the variables. <br /> The results show that variables as the energies of LUMO orbital, the quantity of nitrogen in the molecular chain, the volume of some substituents and the value of the variables E1p and E3u (measured respectively by molecular polarity and atomic weight) has big relationship with the biological activity. <br /> The created model is useful in biological activity prevision for other molecules, as well as providing ideas for a planned synthesis of new compounds with promissory antagonist activity.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2016-07-12T17:59:56Z No. of bitstreams: 1 williantassiogomesnovato.pdf: 7712650 bytes, checksum: adfa7e3f6c5e2987d6257a1273717217 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2016-07-13T16:53:43Z (GMT) No. of bitstreams: 1 williantassiogomesnovato.pdf: 7712650 bytes, checksum: adfa7e3f6c5e2987d6257a1273717217 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-13T16:53:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 williantassiogomesnovato.pdf: 7712650 bytes, checksum: adfa7e3f6c5e2987d6257a1273717217 (MD5) Previous issue date: 2012-08-02 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / No presente trabalho, metodologias teóricas foram utilizadas para análise de propriedades estruturais, termodinâmicas e cinéticas de agregados do peptídeo β- amilóide Aβ(1-42) e seus adutos formados com complexos de platina(II) derivados da 1,10-fenantrolina (ortofenantrolina), os quais são considerados potenciais agentes reguladores do Mal de Alzheimer (MA). Através de técnicas de modelagem molecular propomos um modelo de estrutura/reatividade/estabilidade para esta classe de compostos metálicos com resíduo de histidinas (His). Utilizando simulações de Dinâmica Molecular (DM) foi possível propor o perfil aglomerativo entre os peptídeos, no qual resíduos de His foram mapeados de forma topológica e identificados como responsáveis pela estabilidade dos aglomerados. Os resultados obtidos concordam com os indícios experimentais os quais sugerem que o bloqueio dos sítios de His favorece a diminuição da formação de aglomerados Aβ(1-42). Na segunda parte do trabalho, a cinética da reação entre complexos de Pt(II) com Aβ(1-42) foi investigada utilizando métodos quânticos (QM) e híbridos (QM/MM). O alvo biológico foi dividido em 3 níveis contendo 1, 10 e 42 resíduos de aminoácidos (AA) respectivamente, de tal forma que pudéssemos perceber a resposta desaglomerativa induzida por esta classe de compostos de Pt(II) nos adutos formados, sendo viável para o desenvolvimento de possíveis futuras novas drogas anti-MA. / In the present work, theoretical methods were used to analyze the structural, thermodynamic and kinetic properties of β-amyloid peptide aggregates and its adducts formed with phenanthroline derivatives platinum(II) complex, which are considered potentials regulators of Alzheimer’s disease. Through molecular modeling techniques, we propose a model of structure/reactivity/stability to this class of metal compounds with hitidine (His) residues. Using Molecular Dynamic (MD) simulations was possible to propose the agglomerative profile among the peptides in which His residues of were mapped in a topological and identified as the responsible for the clusters’s stability. The obtained results are in agreement with the experimental evidences, which suggests that blocking the His sites, favors the decrease of formation of the Aβ(1-42) agglomerates. In the second part of the work, the reaction kinetics between Pt(II) complexes with Aβ(1-42) was investigated using quantum methods (QM) and hybrid (QM/MM). The biological target was divided into 3 parts containing 1, 10 and 42 amino acids residues (AA) respectively, so that it was possible to note the deagglomerative response induced by this class of metal compounds in the formed adducts, being feasible the development of possible new drugs against Alzheimer disease.

Domínio proteico é uma sequência de aminoácidos evolutivamente conservada e funcionalmente independente. Um dos aspectos mais importantes do estudo de uma proteína que contem múltiplos domínios é o entendimento da comunicação, entre os diferentes domínios, e seu papel biológico. Essa comunicação em maior parte é feita pela interação direta entre domínios. A interação poderia ser tratada como uma clássica interação proteína-proteína. Entretanto, proteínas multidomínio possuem restrições determinadas por suas regiões conectoras. Os conectores interdomínio impõem restrições e limitam espaço conformacional dos domínios. Apresentamos aqui o MAD, uma rotina capaz de obter modelos tridimensionais de alta resolução para proteínas, contendo qualquer número de domínios, a partir de sua sequencia primária. Os domínios conservados são identificados utilizando a base de domínios conservados (CDD) e seus limites são utilizados para definir as regiões conectoras. É criado um ensamble de possíveis dobramentos dos conectores e sua distribuição de distâncias C/N-terminais são utilizadas como restrição espacial na busca pela interação entre os domínios.Os modelos dos domínios são obtidos por uma modelagem comparativa. Foi implementada uma heurística, capaz de lidar com a natureza combinatorial dos múltiplos domínios e com a necessidade imposta pela limitação computacional de realizar o docking dos domínios em forma de pares. Todas combinações de domínios são submetidas as rotinas de docking. Aplica-se filtro de distância e energético, excluindo as conformações que apresentam distância C/N-terminal entre domínios maior do que o valor máximo observado no ensamble de conectores e seleciona as conformações energeticamente mais favoráveis. As conformações são submetidas a uma rotina de agrupamento hierárquico baseada em sua similaridade estrutural. Para a segunda fase as conformações selecionadas são pareadas com seu domínio complementar e ressubmetidas a rotina de docking até que todas as fases tenham sido completadas. Foi criado um conjunto de testes a partir do Protein Data Bank contendo 54 proteínas multidomínio para que a rotina de docking do MAD fosse comparada com outros softwares utilizados pela comunidade cientifica, mostrou-se superior ou equivalente aos métodos testados. A capacidade de utilizar dados experimentais foi demostrada através da proposição de um modelo da forma ativa da enzima tirosina fosfatase 2, nunca observado experimentalmente. A rotina de docking foi expandida paralelamente em uma aplicação standalone e utilizada na resolução de diversos problemas biológicos. Concluímos que a inovação metodológica proposta pelo MAD é de grande valia para a modelagem molecular e tem potencial de gerar uma nova perspectiva a respeito da interação de proteína multidomínio, visto que é possível analisar essas proteínas em sua plenitude e não como domínios separados. / Protein domain is an evolutionary conserved and functionally independent amino acid sequence. One of the most important aspects of the study of a protein that contains multiple domains is the understanding of communication between the different areas, and their biological role. This communication is made mostly by direct interaction between domains. The interaction could be treated as a classical protein-protein interaction. However, multidomain proteins have certain restrictions for its connector regions. The intra connectors impose restrictions and limit conformational space of the domains. We present the MAD, a routine able to get three-dimensional models of high-resolution protein, containing any number of domains, from its primary sequence. The conserved domains are identified using the basic conserved domains database (CDD) and its boundaries are used to define the connector regions. This creates a ensemble of possible folding of the connectors and distribution of distances C/N-terminals are used as spatial restriction in the search for interaction between domains.Os models of the domains are obtained by comparative modelling. A heuristic able to handle the combinatorial nature of the multiple areas and the need imposed by the computer to perform the limitation of the docking areas as pairs was implemented. All combinations of domains are referred to the docking routines. Distance and energy filters are applied, excluding conformations that have C/N-terminal domains distances larger than the maximum value observed in the connectors ensemble and selects the most favourable energy conformations. Conformations are subjected to hierarchical clustering routine based on their structural similarity. For the second phase, the selected conformations are paired with its complementary domain and resubmitted to the docking routine until all phases have been completed. A test set has been created from the Protein Data Bank containing 54 multidomain proteins so that the docking routine of MAD could be compared with other software used by the scientific community, it has been shown to be superior or equivalent to the tested methods. The ability to use experimental data was demonstrated by proposing a model of the active form of tyrosine phosphatase enzyme 2, never observed experimentally. The docking routine was expanded in a standalone application and used in solving various biological problems. We conclude that the methodological innovation proposed by the MAD is very useful for molecular modelling and has the potential to generate a new perspective on multidomain protein interaction as you can analyse these proteins in its entirety and not as separate domains.

Papilomavírus (PVs) são vírus amplamente estudados, sendo enfatizada sua capacidade de infectar os tecidos epitelial e mucoso em diversos animais, incluindo humanos, causando lesões benignas que podem, ocasionalmente, resultar em câncer. Dentre os gêneros que infectam animais, os Deltapapillomavirus têm uma importância veterinária, ecológica e histórica, pois são capazes de infectar seu hospedeiro natural e outros animais. Por isso, esse trabalho contempla todos os tipos virais pertencentes aos Delta-PVs, incluindo sua história. Dentre as proteínas traduzidas pelos PVs, três são consideradas proteínas oncogênicas: E5, E6 e E7. Determinar a estrutura de uma proteína é crucial para a elucidação da sua função, possibilitando aplicações nas áreas de engenharia de proteínas, anotação genômica e desenho racional de fármacos. A estrutura tridimensional da proteína E6 de cada tipo viral pertencente ao gênero Deltapapillomavirus foi determinada por modelagem molecular por homologia. A história evolutiva dessas proteínas foi avaliada com base na geração de árvores filogenéticas e suas propriedades físico-químicas foram analisadas. Além disso, devido ao seu alto grau de conservação, a E6 demonstrou ser útil como um marcador molecular. Apesar de serem consideradas raras, foram observadas lesões papilomatosas em carneiros em uma fazenda do estado de São Paulo. Foi realizado o diagnóstico molecular dessas lesões. Os resultados mostraram pela primeira vez no mundo que, apesar de serem ovinos, o agente causador da papilomatose era um papilomavírus bovino, o BPV2, um Delta-PV. Logo, além de discutir os Delta-PVs, esta tese demonstra na prática a habilidade desse gênero em romper a barreira espécie-específica. / Papillomaviruses (PVs) are widely studied viruses, emphasizing their ability to infect the epithelial and mucosal tissues in several animals, including humans, causing benign lesions that may occasionally result in cancer. Among the genera that infect animals, Deltapapillomaviruses have a veterinary, ecological and historical importance because they are capable of infecting their natural host and other animals. Therefore, this work contemplates all viral types belonging to the Delta-PVs, including their history. Among the proteins translated by the PVs, three of them are considered oncogenic proteins: E5, E6 and E7. Determining the structure of a protein is crucial to the elucidation of its function, allowing applications in the areas of protein engineering, genomic annotation and rational design of drugs. The three-dimensional structure of the E6 protein of each viral type belonging to the genus Deltapapillomavirus was determined by molecular modeling by homology. The evolutionary history of these proteins was evaluated based on the generation of phylogenetic trees and their physicochemical properties were analyzed. In addition, due to its high degree of conservation, E6 has been shown to be useful as a molecular marker. Despite being considered rare, papillomas lesions were observed in sheep on a farm in the state of São Paulo. The molecular diagnosis of these lesions was performed. The results showed for the first time in the world that, despite being ovines, the causative agent of papillomatosis was a bovine papillomavirus, BPV2, a Delta-PV. Thus, in addition to discussing Delta-PVs, this thesis demonstrates in practice the ability of this genre to break the species-specific barrier.

Made available in DSpace on 2014-07-29T16:11:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Nusia Luisa Barbosa.pdf: 2056559 bytes, checksum: f824e285e4418fd90c2ef8f911077cde (MD5) Previous issue date: 2011-02-28 / Parabens are antimicrobial preservatives widely used in the pharmaceutical, cosmetic and food industries. The alkyl side chain connected to the ester group defines some important physicochemical characteristics of these compounds, including the partitioning coefficient and redox properties. The voltammetry and computational analysis were carried out in order to evaluate the redox behavior of these compounds and other phenolic analogues. Correlations between chemical substituents inductive effects of parabens with potential shifts were observed. Using cyclic voltammetry and glassy carbon working electrode, in aqueous, only one single irreversible anodic peak was observed around 0.8 V for methylparaben (MP), etylparaben (EP), propylparaben (PP), butylparaben (BP), benzylparaben (BzP) and phenolic analogues. The positive inductive effect of alkyl groups was demonstrated by the anodic oxidation potential shift to lower values as the carbon number increases and, therefore the parabens (and other phenolic analogues) oxidation processes to the quinoninic forms showed great dependence of substituent pattern. It was further evaluated the influence of pH and composition of supporting electrolyte in voltammetric profile of parabens. / Os parabenos são conservantes antimicrobianos amplamente utilizados na indústria farmacêutica, cosmética e alimentícia. A cadeia alquílica, ligada ao grupo éster, define algumas características físico-químicas destes compostos, incluindo coeficiente de partição e propriedades redox. A voltametria e a análise computacional foram realizadas a fim de avaliar o comportamento redox desses compostos fenólicos e de outros análogos. Correlações entre as alterações de potenciais e os efeitos indutivos dos substituintes químicos dos parabenos foi observada. Usando voltametria cíclica e eletrodo de trabalho de carbono vítreo, em meio aquoso, apenas um único e irreversível pico anódico foi observado em torno de 0,8 V para metilparabeno (MP), etilparabeno (EP), propilparabeno (PP), butilparabeno (BP), benzilparabeno (BzP) e análogos fenólicos. O efeito indutivo positivo de grupos alquila foi demonstrado pela mudança do potencial de oxidação para valores mais baixos conforme o aumento do número de carbonos e, portanto, o processo de oxidação dos parabenos (e outros análogos fenólicos) às formas quinonínicas mostrou grande dependência do padrão de substituição. Foi também avaliada a influência do pH e da composição do eletrólito suporte no perfil voltamétrico dos parabenos.