As propriedades da molécula de nitroxil livre e do ligante nitroxil em tetraamminas de Ru(II) (trans-[Ru(NH3)4(nitroxyl)n(L)]2+n, n = carga do nitroxil e L = NH3, py, P(OEt)3, H2O, Cl- and Br-) foram estudadas utilizando-se a teoria do funcional da densidade (DFT). De acordo com as energias calculadas para as conformações dos complexos de HNO, esses são mais estáveis do que os análogos desprotonados e a configuração singleto (trans-1[Ru(NH3)4(L)HNO]2+) é de menor energia em relação a correspondente tripleto <br /> (trans-3[Ru(NH3)4(L)HNO]2. A avaliação dos componentes &sigma; e &pi; na ligação <br /> L-Ru-HNO sugere que o aumento da estabilidade destes orbitais juntamente com o aumento das contribuições dos orbitais HNO estão correlacionacionado a menores valores de distâncias Ru-N(H)O e freqüências inferiores para os estiramentos &nu;NO. A estabilidade da ligação Ru-HNO também foi avaliada através de um estudo cinético teórico da dissociação de HNO a partir de <br /> trans-1[Ru(NH3)4(L)HNO]2+. De acordo com a ordem de estabilidade de ligação Ru-HNO em trans-1[Ru(NH3)4(L)HNO]2+ observa-se a seguinte ordem em função de L: H2O &gt; Cl- ~ Br- &gt; NH3 &gt; py &gt; P(OEt)3, que corresponde à ordem do efeito trans e influência trans medida experimentalmente para a série de L em complexos octaédricos. A mesma tendência foi também observada utilizando o modelo explícito solvente, considerando-se, assim, a presença de uma molécula de H2O juntamente com uma molécula de HNO no estado de transição. Para esta série, as energias calculadas para a ligação Ru-HNO estão no intervalo de 21,4 - 41,5 kcal.mol-1. Observou-se uma boa concordância entre os valores calculados de &Delta;G&dagger; HNO para substituição por H2O a partir do complexo trans-1[Ru(NH3)4(P(OEt)3HNO]2+ (28.5 kcal mol-1) e os dados experimentais disponíveis para reações de substituição em sistemas trans-[Ru(NH3)4(POEt)3(Lx)]2+ (19.4 e 24.0 kcal.mol-1 para Lx = isn e P(OET)3, respectivamente). Experimentos de voltametria cíclica foram realizados observando os processos de redução do ligante nitrosônio gerando nitroxil e podendo gerar amônia, o que foi também observado por cálculos envolvendo efeito de uma primeira esfera de solvatação. / The properties of free nitroxyl molecule and the nitroxyl ligand in Ru(II) tetraammines (trans-[Ru(NH3)4(nitroxyl)n(L)]2+n, n = nitroxyl charge and L = NH3, py, P(OEt)3, H2O, Cl- and Br-) were studied trough density functional theory (DFT). According to the calculated conformation energies the HNO complexes are more stable than the deprotonated analogues and the singlet configuration (trans-1[Ru(NH3)4(L)HNO]2+) is lower energy the than the corresponding triplet (trans-3[Ru(NH3)4(L)HNO]2+). Evaluation of the &sigma; and &pi; components in the L-Ru-HNO bond suggest that increased stability of these orbitals and enhanced contributions from the HNO orbitals correlate to shorter Ru-N(H)O distances and lower &nu;NO stretching frequencies. The stability of the Ru-HNO bond was also evaluated through a theoretical kinetic study on HNO dissociation from trans-1[Ru(NH3)4(L)HNO]2+. Accordingly, the order of the Ru-HNO bonding stability in trans-1[Ru(NH3)4(L)HNO]2+ as a function of L is: H2O &gt; Cl- ~ Br- &gt; NH3 &gt; py &gt; P(OEt)3, which parallels the order of the trans effect and trans influence series experimentally measured for L in octahedral complexes. The same trend was also observed using the explicit solvent model, thus considering the presence of both the HNO and H2O molecules in the transition state. For this series, the calculated bond energies for the Ru-HNO bond are in the range 21.4 to 41.5 kcal.mol-1. Good agreement was observed between the calculated &Delta;G&dagger; values for HNO substitution by H2O from the complex trans-1[Ru(NH3)4(P(OEt)3HNO]2+ (28.5 kcal mol-1) and the available experimental data for substitution reactions of trans-[Ru(NH3)4(POEt)3(Lx)]2+ (19.4 to 24.0 kcal.mol-1 for Lx = isn and P(OET)3, respectively). Cyclic voltammetry experiments were carried out observing the reduction processes of the nitrosonium ligand generating nitroxil and could generate ammonia, which was also observed by calculations involving the effect of a first sphere of solvation.

Submitted by Reginaldo Soares de Freitas (reginaldo.freitas@ufv.br) on 2016-06-06T15:07:07Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 3732467 bytes, checksum: 247973bf48da051a9a1fe62db84cfc55 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-06-06T15:07:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 3732467 bytes, checksum: 247973bf48da051a9a1fe62db84cfc55 (MD5) Previous issue date: 2015-02-27 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais / A lagarta da soja, Anticarsia gemmatalis (Lepidoptera), é considerada uma das principais pragas da sojicultura, causando enormes prejuízos devido ao seu ataque. As proteases digestivas desempenham papel importante na fisiologia das larvas e o estudo de inibidores de proteases como agentes de controle de pragas tem recebido atenção contínua. Para a utilização dessa estratégia de controle é necessário conhecer a estrutura dessas enzimas, além de entender as interações químicas com esses inibidores. O uso de programas computacionais são ferramentas úteis para contornarem os problemas relacionados às técnicas de elucidação estrutural e avaliam in silico as principais interações entre as enzimas e os ligantes. Após esse processo a caracterização cinética do complexo enzimático contribuem para a melhor compreensão dos centros ativos e dos mecanismos de ação da enzima. Neste contexto, este trabalho teve como objetivo realizar a modelagem molecular por homologia das serino-proteases intestinais de A. gemmatalis, avaliar as possíveis interações com peptídeos sintéticos utilizando estudos de docking e propôr um modelo de inibição enzimática das serino-proteases utilizando os peptídeos. As sequências obtidas foram utilizadas na modelagem molecular com o programa I-TASSER. Os três melhores modelos estruturais foram validados através dos parâmetros de C-score e B-factor profile. A análise do C-scoreEC classificou as enzimas como serino-proteases. No estudo de docking, dos sete ligantes testados, somente Gor K, Gor R e Gor 5 apresentaram valores de energia livre de ligação para a formação de complexos estáveis. As principais interações observadas foram em regiões do centro ativo e sítio secundário das enzimas. Para a caracterização cinética utilizando diferentes substratos peptídicos as enzimas foram purificadas por cromotagrafia de afinidade utilizando coluna de p-aminobenzamidina agarose em sistema FPLC. Pelas análises dos parâmetros cinéticos foi possível constatar que as serino-proteases intestinais tripsina- like de Anticarsia gemmatalis têm preferência na hidrólise de substratos contendo arginina na posição P1. Nos estudos de cinética de inibição utilizando os peptídeos sintéticos Gor 3, Gor 4 e Gor 5 em presença do substrato cromogênico L-BApNA observou-se que a inibição é do tipo competitiva linear nas concentrações utilizadas. A melhor Ki foi observada para o peptídeo Gor 5 que apresentou uma inibição mais eficiente em comparação aos peptídeos Gor 3 e Gor 4. No geral, a eficiência na inibição da atividade enzimática está relacionada à capacidade de ligação ao centro ativo da enzima. / The velvetbean caterpillar, Anticarsia gemmatalis (Lepidoptera), is considered the main pest of soybean culture, causing huge losses due to its attack. Digestive proteases play an important role in the physiology of the larvae and the study of protease inhibitors as pest control agents has received continuous attention. The use of this control strategy requires knowledge of the structure of these enzymes, besides understanding the chemical interactions with those inhibitors. Computer programs are useful tools to overcome problems related to structural elucidation techniques and also evaluate in silico the main interactions between enzymes and ligands. After this process the kinetic characterization of the enzyme complex contribute to a better understanding of the active centers of the enzyme and mechanisms of action. In this context, this study aimed to perform homology modeling of intestinal serine proteases A. gemmatalis, to evaluate possible interactions with synthetic peptides utilizing docking studies and to propose one enzyme inhibition model of serine proteases using peptides. The sequences obtained were used in molecular modeling with I-TASSER program. The top three structural models were validated through the C-score parameters and B-factor profile. Analysis of C-scoreEC ranked enzymes like serine proteases. In the docking study of the seven tested ligands, only Gor K, Gor R and Gor 5 showed binding free energy values for the formation of stable complexes. The main interactions were observed in regions of the active site and secondary site of the enzyme. For kinetic characterization using different peptides substrates the crude extract were purified by affinity cromotagraphy using p-aminobenzamidine agarose column FPLC system. From the analysis of the kinetic parameters was noted that the trypsin-like serine proteases from Anticarsia gemmatalis prefer hydrolyse substrates containing arginine at position P1. In inhibition kinetic studies using synthetic peptides Gor 3, Gor 4 and Gor 5 in the presence of chromogenic substrate L-BApNA was observed that the inhibition is linear competitive in the concentration range used. The best Ki was observed for Gor 5 peptide that showed more efficient inhibition compared to peptides Gor 3 and Gor 4. Overall, the efficient inhibition of enzyme activity is related to the binding capacity to the active center of the enzyme.

Orientadora: Profa. Dra. Káthia Maria Honório / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC. Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia/Química, 2015. / A proteina quinase TGFBRI/ALK5 esta envolvida em uma variedade de processos patologicos, tais como fibroses e cancer. Essa proteina propaga uma sinalizacao intracelular capaz de atingir o nucleo e modular a transcricao de genes. Neste trabalho, os metodos do holograma QSAR (HQSAR) e da analise comparativa de campos de interacao molecular (CoMFA), foram utilizados para uma serie de inibidores da proteina TGF¿ÒRI/ALK5. Os modelos obtidos apresentaram valores significativos de validacao interna (CoMFA, r2calibracao=0,99 e q2cv=0,85; HQSAR, r2calibracao=0,92 e q2cv=0,0,72) e externa (CoMFA, r2teste=0,85 e r2m=0,64, HQSAR, r2teste= 0,79 e r2m= 0,69), indicando capacidade preditiva dos modelos 2D e 3D para os compostos testados. Os modelos foram usados para analisar a capacidade preditiva de um conjunto de compostos-teste e os valores preditos a partir dos modelos de HQSAR e CoMFA apresentaram boa concordancia com os resultados experimentais. Os modelos finais juntamente com as informacoes obtidas a partir dos mapas 2D e 3D (estereoquimica e eletrostatica) para os compostos mais ativos e menos ativos da serie foram capazes de indicar caracteristicas importantes para a inibicao do alvo biologico em estudo. Com isso, os resultados obtidos neste trabalho podem guiar futuros projetos para o desenvolvimento de novos candidatos a farmacos para o tratamento de doencas como fibrose e cancer. / TGFBRI/ALK5 protein is a biological receptor involved in a variety of pathological processes such as cancer and fibrosis. TGF¿ÒRI/ALK5 receptor propagates an intracellular signaling that forms a protein complex capable of reaching the nucleus and modulating the gene transcription. In the present study, comparative molecular field analysis (CoMFA) and hologram quantitative structure-activity (HQSAR) studies were conducted on a series of potent TGF¿ÒRI/ALK5 inhibitors. Significant correlation indexes from the internal (CoMFA, r2calibration=0,99 e q2cv=0,85; HQSAR, r2calibration=0,92 e q2cv=0,0,72) and external (CoMFA, r2teste=0,85 e r2m=0,64, HQSAR, r2teste= 0,79 e r2m= 0,69) validations indicated the predictive power of the 2D and 3D models for untested compounds. The models were then used to investigate the predictive ability of a test-set, and the predicted values from the HQSAR and CoMFA models were in good agreement with the experimental results. The final QSAR models, along with the information obtained from 3D (steric and electrostatic) contour maps and 2D contribution maps, can be useful for the design of novel bioactive ligands.

Orientadora: Profa. Dra. Ana Carolina Quirino Simões / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Biomédica, 2016. / A leptospirose é uma zoonose classificada como doença tropical negligenciada, responsável por problemas sérios de saúde pública. A doença é causada por uma bactéria patogênica do gênero Leptospira e ordem Spirochaetales, sendo que a última agrupa tanto espécies patogênicas (complexo interrogans) quanto saprofíticas (complexo biflexa). Sete genomas de leptospiras foram sequenciados, entre eles os de duas espécies causadoras de leptospirose. Um estudo comparativo aprofundado entre os genomas das espécies patogênicas e saprófitas pode elucidar quais são os genes exclusivos a cada espécie e envolvidos na patogenicidade e defesa das leptospiras. Estudos anteriores realizados por nosso grupo mostraram que a espécie saprófita, Leptospira biflexa, possui genes exclusivos para resposta ao estresse oxidativo, indicando a sua aquisição por evento de transferência horizontal. Por outro lado, a espécie patogênica Leptospira interrogans também apresenta padrão particular de expressão para este tipo de situação. A resposta ao estresse oxidativo é uma forma de defesa da bactéria ao sistema imunológico do hospedeiro, ou seja, uma forma de resposta importante para a compreensão da patogenicidade destas bactérias. Faz-se necessário entender as diferenças entre as duas espécies tanto para uma resposta deste tipo, mas também para outras relacionadas à patogenicidade da bactéria em questão. A presente dissertação apresenta a comparação entre os genomas das leptospiras já sequenciadas, focando nos genes de stress oxidativo, reparo de DNA e de mecanismos de virulência e patogenicidade, bem como estuda a estrutura e dinâmica molecular proteica de dois reguladores importantes, OxyR e lexA, em Leptospira biflexa. Adicionalmente, ela contempla a analise de genes diferencialmente expressos obtidos por RNA-seq em Leptospira biflexa em um experimento de série temporal após a exposição a raios ultravioleta. / Leptospirosis is an important zoonosis classified as a neglected tropical disease, responsible for serious public health problems resulting in costs to the economy. The disease is caused by pathogenic bacteria of the Leptospira genus and Spirochaetales order, which comprehends both pathogenic species (interrogans complex) and saprophytic ones (biflexa complex). Seven species of leptospira had their genomes completely sequenced, including the genomes of two major pathogenic species responsible for leptospirosis disease. A comparative study of the genomes of pathogenic and saprophytic species can elucidate which are the unique genes to each species and important for pathogenicity and defense of leptospira. Previous studies by our group showed that the saprophytic species, Leptospira biflexa, has unique genes for oxidative stress response, indicating its acquisition by horizontal transfer event. Furthermore, the pathogenic Leptospira interrogans species also presents particular expression pattern for this kind of situation. The oxidative stress response is a form of protection of the bacteria to the immune system of the host organism, an important form of response for understanding the pathogenicity of these bacteria. Thus it is necessary to understand the differences between the two species for such response and also for other related pathogenic bacteria in question. This dissertation aims to compare the genomes of leptospira already sequenced, focusing on oxidative stress genes, DNA repair and virulence and pathogenicity mechanisms and study the structure and protein molecular dynamics of two important regulators, OxyR and lexA in Leptospira biflexa. Additionally, the study includes the analysis of differentially expressed genes obtained by RNA-seq in Leptospira biflexa in a time series experiment after exposure to ultraviolet rays.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:34:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5168.pdf: 8720586 bytes, checksum: 0dc0ddbacccaf3e2f1fcfb515b343484 (MD5) Previous issue date: 2013-03-28 / Universidade Federal de Minas Gerais / Cathepsins are lysosomal cysteine proteases responsible for protein turnover in our organism. In non-lysosomal environment they are related to a number of diseases such as cancer, Alzheimer, autoimmune diseases and osteoporosis. Tellurium compounds have proved to be promising therapeutic agents against these diseases due to inhibition of the proteases through the formation of a Te S covalent bond with the sulfur of a catalytic cysteine. In this work the crystal and molecular structures of compounds (ptol)Te[C(H)=C(Cl)Ph]X2 (X = Cl, Br, I), butyldiiodo[(1Z)-(2- iodopent-1-en-yl)-&#61472;&#61548;4- tellane and their docking in Catepsine B are described. The results showed that these compounds, whose activity has not been measured, should have an inhibitory activity very similar to that of a known compound with a close structure. Moreover, it is shown that the substitution of a phenyl group for an aliphatic one should not have any influence on the activity of these kind of compounds. Also the structures of a series of dipnones were determined which were used as basis for the molecular modeling of others that could not be crystallized and for the docking studies in catepsins B, K, L and S. The results allowed establishing a model that explains their different inhibitory activities. / As catepsinas são cisteíno proteases lisossômicas presentes no nosso organismo. Quando em ambiente não lisossômico, estão relacionadas a uma série de doenças como câncer, Alzheimer, doenças autoimunes e osteoporose. Neste contexto, compostos de telúrio têm sido promissores agentes terapêuticos contra estas doenças por apresentarem ação inibitória das catepsinas. Isso ocorre devido à formação de uma ligação covalente entre telúrio e o enxofre da cisteína catalítica. Neste trabalho são descritas as estruturas cristalinas e moleculares dos compostos (ptol)Te[C(H)=C(Cl)Ph]X2 (X = Cl, Br, I), butildiiodo[(1Z)-(2-iodopent-1-em-1-il) &#61548;4- telano, e o docking destes compostos em Catepsina B. Os resultados mostram que estes compostos, cujas atividades não foram medidas, poderão apresentar atividades inibitórias semelhantes à de um composto de estrutura similar e com atividade conhecida. Mais ainda, foi mostrado que a substituição de um grupo fenila por um grupo alifático não deverá ter influência na atividade deste tipo de compostos. Foram também determinadas as estruturas cristalinas e moleculares de três dipnonas. Estas estruturas serviram de base para a modelagem das estruturas de outros compostos que não puderam ser cristalizados e para a realização de docking nas catepsinas B, K, L, e S. Foi então estabelecido um modelo para explicar as diferentes atividades inibitórias dos compostos de telúrio.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:34:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 6269.pdf: 8614736 bytes, checksum: a96a25f33487faa72f57cbe4d7b8e01b (MD5) Previous issue date: 2014-08-29 / Universidade Federal de Sao Carlos / The studies presented herein show the use of molecular modelling coupled to spectroscopic data to tackle four different problems in organic chemistry. In the first study, the sulfonylation of the primary hydroxyl group of the compound (2R,3S,6S)-2-(hydroxymethyl)-6-(1-phenyl-1H-1,2,3-triazol-4-yl)-3,6-dihydro-2Hpyran- 3-ol was addressed. The results show that the occurrence of the reaction depends on the stability of the S Cl secondary interactions and of the C-H Cl hydrogen bonds along the reaction pathway. The second investigation was the cycloaddition between benzyl azide and (organotelanil) alkynes. This reaction has a high driving force towards the products and generates fast and selectively a triazole with a n-butyltelluride substituent attached at position 5, which is stabilized by CH...Te interactions. So this cycloaddition fits the requirements of Click Chemistry. In third place, the conformations and relative configurations of 7 and 9 membered rings were elucidated by evaluating steric strain. The 7 membered ring shows a twisted chair conformation (TC) with C1, C7 and C10 having relative configurations S, R and S. The 9 membered ring has a twisted chair-chair conformation (TCC) and relative configurations R, S of C7 and C10. The fourth study was the optimization of rotational conformations of 1- (arylsulfonyl)indole derivatives. The different optimized conformations have the same stability and low rotational energy barrier, so that in the solid state the number of independent molecules in the asymmetric unit essentially depends on the packing intermolecular interactions. Regarding the stability of sulfonamide bonds the importance of hyperconjugative effects were showed, and the origin of the rotational barrier in the S-N bond is explained by the difference in steric hindrance and electrostatic interactions in the transition and the fundamental states. / As pesquisas aqui apresentadas mostram o uso da modelagem molecular acoplada a dados espectroscópicos em quatro problemas diferentes de química orgânica. No primeiro estudo abordou-se a sulfonilação da hidroxila primária do composto (2R,3S,6S)-2-(hidroximetil)-6-(1-fenil-1H-1,2,3-triazol-4- il)-3,6-dihidro-2H-piran-3-ol. Os resultados mostram que a ocorrência da reação depende da estabilidade de interações secundárias S...Cl e de ligações de hidrogênio C-H...Cl ao longo do caminho reacional. O segundo sistema investigado foi a cicloadição entre a benzil azida e (organotelanil)alcinos. Essa reação possui elevada driving force na direção dos produtos e gera seletiva e rapidamente o triazol com o substituinte n-butiltelureto ligado na posição 5, o qual é estabilizado por interações C-H...Te. De modo que essa cicloadição ajusta-se aos requisitos da proposta Click Chemistry. No terceiro trabalho, as conformações e configurações relativas de anéis de 7 e 9 membros foram elucidadas avaliando tensões estéricas. O anel de 7 membros apresenta a conformação cadeira torcida (TC) e configuração relativa S,R,S para C1, C7 e C10. Já o de 9 membros possui conformação cadeira-cadeira torcida (TCC) e configuração relativa R, S para C7 e C10. O quarto problema abordado foi a otimização de conformações rotacionais de derivados de 1-(arilsulfonil)indol. As diferentes conformações otimizadas possuem a mesma estabilidade e baixa barreira energética rotacional, de forma que no estado sólido o número de moléculas independentes na unidade assimétrica depende essencialmente das interações intermoleculares no empacotamento. Com relação à estabilidade das ligações sulfonamidas mostrou-se a importância dos efeitos hiperconjugativos, e a origem da barreira rotacional na ligação S-N é explicada pela diferença nos impedimentos estéricos e interações eletrostáticas entre os estados de transição e o fundamental.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:36:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3142.pdf: 13165024 bytes, checksum: 7811222dc9af6c02f05d9898f33143c4 (MD5) Previous issue date: 2010-07-30 / Universidade Federal de Sao Carlos / The rational development of crystal structures requires consistent and directional formation of its synthons to control the supramolecular arrangement. Hydrogen bonds between atoms with high electronegativity (OH O and N-H...O) have greater strength and directionality compared to other interactions (C-H...N, C-H..._, _..._ ), so they are reliable for the design of these structures. However, some studies show that these interactions are not enough to predict a specific supramolecular arrangement, for example, synthons of carboxylic acids have centrosymmetric dimers {..H-O-C=O}2 in only one third of the structures with the potential to achieve these interactions. In this work several conformers of N, N'-bis (pyridin-n-ylmethyl)ethanediamide and their thioamides analogous were studied theoretically (B3LYP/631-G**) and their stabilities were compared to those of the conformation adopted in the crystal. The origin of the rotational barrier in the C-N bonds of amides and thioamides were analyzed through the changes in geometric parameters, partial charges and bond orders. It was observed that (thio)amide bonds in the gas phase have properties that direct the crystal packing to the ZZ conformation. As to the orientations of the pyridyl rings (Planar, U shaped and S shaped), the electronic structures of individual molecules do not present stabilizing forces that can be carried to the solid state without the influence of intermolecular interactions, thus, the choice of the crystalline conformation related to the pyridyl rings is dictated by intermolecular forces. It was also proved that the origin of the rotational barrier can be described by the classical resonance model. / O desenvolvimento racional de estruturas cristalinas requer a formação consistente e direcional de seus synthons para que haja o controle do arranjo supramolecular. As ligações de hidrogênio entre átomos com elevada eletronegatividade (O-H...O e N-H...O) possuem força e direcionalidade maior quando comparadas com outras interações (C-H...N, C-H..._, _... _), sendo portanto as mais confiáveis para o design dessas estruturas. Porém, alguns estudos mostram que essas interações não são suficientes para a predição de uma determinada estrutura supramolecular, por exemplo, os synthons de ácidos carboxílicos apresentam dímeros centrossimétricos {...H-O-C=O}2 em apenas um terço das estruturas com potencial para realizar essas interações. No presente trabalho diversos confôrmeros de N,N -bis(piridina-nilmetil) etanodiamida e tioamidas análogas foram estudados teoricamente (B3LYP/631-G**) correlacionando suas estabilidades com a conformação adotada no estado cristalino. Paralelamente, analisou-se a origem da barreira rotacional em ligações C-N destas amidas e tioamidas por meio de variações de parâmetros geométricos, cargas parciais e ordens de ligação. A partir de os resultados observou-se que as ligações (tio)amidas apresentam propriedades no estado gasoso que direcionam seus empacotamentos para a conformação ZZ. Já em relação às orientações dos anéis piridila (Plana, em U e em S), as estruturas eletrônicas das moléculas individuais não possuem forças estabilizadoras que podem ser carreadas diretamente para o estado sólido, ou seja, sem que haja influência das interações intermoleculares, que em última instância ditarão a escolha da conformação cristalina dos anéis piridila. Comprovamos que a origem da barreira rotacional pode ser explicada pelo modelo de ressonância clássico.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:36:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3869.pdf: 12129966 bytes, checksum: 7f17c5b063ae127e4d58be4e1f14b434 (MD5) Previous issue date: 2011-07-27 / Financiadora de Estudos e Projetos / The Chagas disease, described in 1909 by the Brazilian sanitary physician, scientist and bacteriologist Dr. Carlos Chagas, is caused by the Trypanosomatid parasite Trypanosoma cruzi. Current treatments involve the use of drugs benznidazole and nifurtimox, which are effective only in the early stage of the disease (acute phase), but have severe side effects. The enzyme cruzain is a validated target for searching small molecules to act against Chagas disease. Cruzain inhibition has been studied for the discovery and development of new drugs. In this work, the planning strategy was based on molecular fragments, using a computational approach for selecting them. Using GRID/CPCA, important residues such as Ser207 and Asp69 were identified in an adjacent cavity to the S2 sub-site of the enzyme. These residues can take part on hydrogen-bond interactions and have not been explored in the search for inhibitors for this target. In addition, we identified patterns of molecular recognition of the enzyme, based on the structures deposited in the Protein Data Bank, which are co-crystallized with inhibitors at the site of the enzyme. These inhibitors were used to guide the search via SMARTS pattern to build a fragment database. Docking and molecular dynamics were used to select the fragments for an in vitro assay. Many fragments were acquired and tested against cruzain using the technique of fluorescence spectroscopy. One fragment (Nequimed147) showed activity, inhibiting the enzyme with IC50 equal to 2.39 mM, resulting in a ligand efficiency of 0.23 kcal mol-1 weight atom-1. Based on this fragment, new inhibitors were identified with IC50 between 1.25 and 4.29 mM. Their ligand efficiencies were in the range of 0.21 and 0.26 kcal mol-1 weight atom-1 whose molecular recognition features are suitable for the search of new enzyme inhibitors likely to bind the cavity near the S2 sub-site that has not been explored yet. / A Doença de Chagas, descrita em 1909 pelo médico sanitarista brasileiro Dr. Carlos Chagas, é causada pelo parasito tripanossomatídeo Trypanosoma cruzi. Os tratamentos atuais consistem no uso dos fármacos benzonidazol e nifurtimox que são eficazes apenas no estágio inicial da doença (fase aguda), mas possuem efeitos colaterais severos. A enzima cruzaína constitui um alvo validado contra a doença de Chagas e sua inibição vem sendo estudada para o planejamento de fármacos. Neste trabalho a estratégia adotada foi o planejamento baseado em fragmentos moleculares, através de uma abordagem computacional para a seleção dos mesmos. Utilizando a técnica GRID/CPCA, foram identificados resíduos importantes, como Ser207 e Asp69, em uma região adjacente ao sub-sítio S2 da enzima. Estes resíduos são capazes de realizar interações do tipo ligação de hidrogênio e ainda não foram explorados na busca de inibidores para esse alvo. Além disso, foram identificados padrões de reconhecimento molecular da enzima, baseado nas estruturas depositadas no Protein Data Bank com inibidores cocristalizados no sítio da enzima, que foram utilizados para fazer uma busca guiada com a utilização de padrão SMARTS para construção de um banco de fragmentos. As técnicas de docagem e dinâmica molecular foram usadas para selecionar os fragmentos, os quais foram adquiridos para os ensaios in vitro. Vários fragmentos foram testados contra a enzima cruzaína utilizando a técnica de fluorimetria, sendo que um deles (Nequimed147) mostrou-se capaz de inibir a enzima com IC50 igual a 2,39 mM, resultando em uma eficiência do ligante de 0,23 kcal mol-1 átomo pesado-1. Baseado nesse fragmento, novos inibidores foram identificados com potência entre 1,25 e 4,29 mM e eficiência do ligante entre 0,21 e 0,26 kcal mol-1 átomo pesado-1, com características apropriadas para o reconhecimento molecular pela enzima cruzaína na região do sub-sítio S2.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:36:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4692.pdf: 4135143 bytes, checksum: 3f9397fa17cfcfcbf48a22e98ad415c1 (MD5) Previous issue date: 2012-10-30 / Universidade Federal de Minas Gerais / This work consists of 7 chapters. In Chapter 1 a description of the problems addressed here are presented, starting with a brief story about the development of Xray diffraction crystallography, starting with the description of crystals, unit cells and, cocristals and at the end the concepts of supramolecular chemistry and crystal engineering, together with the description of the compounds studied and an application of the use of computational studies complementing the crystalochemical studies, are presented. In chapter 2 the objectives of this work are described. The third chapter includes the experimental procedures that have been used to determine the molecular and crystal structures, as well as the ones used for the modeling studies performed. In Chapter 4 the results are described and discussed, that is, the crystal structures of two 1,3-substituted indoles: 3-Ethenyl-1-(4- methylphenylsulfonyl)-1H-indole (compound 1) and 3-Formyl-1-(4- methylphenylsulfonyl)-1H-indole (compound 2). The striking result is that both compounds have two independent molecules in the asymmetric unit, in other words, Z' > 1. Both molecules of compound 1 are very similar and that of compound 2 they are rotamers. Molecular modeling calculations showed that in all cases the independent molecules have almost the same energy and that the rotational barrier for interconversion between rotamers is between 2.0 and 3.0 kcal.mol-1. Due to this low energy barrier, both conformers should coexist in solution and when crystallization occurs, they have the same probability to crystallize. Chapter 5 presents the conclusions of this study. In chapter 6 the references are given and, in Chapter 7 a copy of the published paper can be found. / Este trabalho é composto por 7 capítulos. No capítulo 1 encontra-se uma descrição dos problemas aqui abordados, começando com uma breve história sobre o desenvolvimento da cristalografia por difração de raio X, passando pelas descrições de cristais, celas unitárias e cocristais e, finalizando com os conceitos apresentados pela química supramolecular e pela engenharia de cristais, juntamente com a descrição dos compostos estudados, além de uma sucinta abordagem sobre a utilização de estudos computacionais feitos em paralelo com os estudos cristaloquímicos. No capítulo 2 estão descritos os objetivos do trabalho. O capítulo 3 inclui os procedimentos experimentais que foram utilizados para determinar as estruturas cristalinas e moleculares, bem como os estudos de modelagem realizados. No capítulo 4 estão descritos e discutidos os resultados. As estruturas cristalinas dos dois indóis 1,3-substituídos: 3-Etenil-1-(4-metilfenilsulfonil)-1H-indol (composto 1) e 3-Formil-1-(4-metilfenilsulfonil)-1H-indol (composto 2) indicam que ambos compostos possuem duas moléculas independentes na unidade assimétrica, ou seja, Z > 1. Sendo que para o composto 1 as duas moléculas são muito similares e para o composto 2 as moléculas são rotâmeras. Os cálculos de modelagem molecular indicam que os rotâmeros possuem a mesma energia e que a barreira rotacional de interconversão de um rotâmero em outro está entre 2,0 a 3,0 kcal.mol-1. Em decorrência dessa baixa energia as duas conformações devem coexistir em solução e quando há a cristalização, elas têm a mesma probabilidade de cristalizar. No capítulo 5 são apresentadas as conclusões do trabalho. No capítulo 6 as referências bibliográficas são apresentadas e no capítulo 7 uma cópia do trabalho publicado pode ser encontrada.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:27:20Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2012-01-16Bitstream added on 2014-06-13T19:55:49Z : No. of bitstreams: 1 sabbag_mp_me_sjrp.pdf: 582990 bytes, checksum: a674199278bb87518fc43d93309aefd1 (MD5) / As infecções respiratórias agudas (IRAs) constituem a principal causa de mortalidade infantil no mundo, e o Vírus Respiratório Sincicial Humano (hRSV – Human Respiratory Syncytial Virus) é um dos principais agentes etiológicos das IRAs. Este vírus pertencente à família Paramyxoviridae, é envelopado, de simetria helicoidal, cujo genoma é RNA de fita simples não segmentada. A infectividade do vírus está relacionada com suas proteínas de membrana e dentre elas a glicoproteína G, que é responsável pela ligação do vírus à célula hospedeira e conseqüente instalação da infecção. Esta glicoproteína exerce um importante papel como antígeno de reconhecimento, sendo alvo para identificação do RSV através de anticorpos. Existem evidências de que esta proteína se liga a receptores glicosilados na célula hospedeira, porém ainda não foi descrito um receptor para a proteína G na célula. Para elucidar estes mecanismos de interação, foram realizados estudos experimentais e teóricos desta proteína. Os domínios solúveis da região N-terminal (1 a 38 aa) e C-terminal (67 a 298 aa), com 231 aminoácidos da glicoproteína G do hRSV foram clonados e a região N-terminal foi expressa em bactéria BL21 pLysS. Em paralelo, foi realizada a caracterização teórica desta proteína, e foram avaliados os possíveis sítios de interação da mesma com glicosaminoglicanos (heparina). Foram obtidos dois modelos teóricos para a proteína G do hRSV, bem como dois modelos de interação com heparina, determinando portanto, um possível sítio de ocorrência de interação. O conhecimento da estrutura da proteína G é de grande importância para elucidar a composição da estrutura e os mecanismos de interação com potenciais ligantes e deste modo, em um passo posterior, propor mecanismos de reconhecimento celular pelo hRSV, através de glicosaminoglicanos / Acute Respiratory Infections (ARI) are the leading cause of infant mortality in the world, and the Human Respiratory Syncytial Virus (hRSV) is one of the main agents of ARI. This virus belongs to Paramyxoviridae family, has a lipidic envelope, helical symmetry and its genome is a single-stranded RNA. The viral infectivity is related to its membrane proteins and among them the G glycoprotein, which is responsible for binding the virus to the host cell and consequent infection. This glycoprotein plays an important role as antigen recognition, being the target for hRSV identification through antibodies. There are evidences that this protein binds to host cell glycosylated receptors, but it has not been described a receptor for G protein in the cell yet. To elucidate these interaction mechanisms and understand the process of viral infectivity, we performed experimental and theoretical studies of this protein. The soluble domains of the N-terminal (1-38 aa) and C-terminal regions (67-298 aa), with 231 amino acids of the hRSV G glycoprotein have been cloned and the N-terminal region was expressed in BL21 pLysS bacteria. In a later trial these peptides will be purified and biophysical tests will be done. It was also performed a theoretical characterization of this protein, to assess the possible interaction sites with glycosaminoglycan (heparin). It were obtained two theoretical models for the hRSV G protein as well as two interaction models with heparin, in order to determine a possible site of occurrence of interaction. Knowledge of G protein structure is of great importance to elucidate the mechanism of viral infectivity and interaction mechanisms with potential ligants, and the results obtained in this work will allow us, in a later step, to propose mechanisms of cellular recognition by hRSV through glycosaminoglycans