Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:54Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2006-12-22Bitstream added on 2014-06-13T19:08:27Z : No. of bitstreams: 1 silva_arl_me_sjrp.pdf: 1113092 bytes, checksum: 4bc901361a078aaf5ad31ba8777c0f38 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / As CDKs têm sido extensivamente estudadas, porque exercem papéis essenciais na regulação da proliferação celular, nos processos neuronais e transcricionais. A progressão do ciclo celular é firmemente controlada pela atividade das CDKs. Este projeto de Mestrado tem como objetivo estudar a interação das proteínas CDK8 e CDK10 com vários inibidores, e estabelecer as bases estruturais para inibição das mesmas. Foram realizadas modelagens moleculares dos complexos binários CDKs:Inibidores, utilizando como molde a estrutura da CDK2 complexada com os mesmos ligantes: ATP, flavopiridol, olomoucina e roscovitina. Para realização dessas modelagens foi utilizado o programa Parmodel, que é uma implementação paralela do programa MODELLER. Espera-se que os modelos computacionais produzam avanços no entendimento de suas estruturas, destacando-se seus sítios de ligações, para um possível estudo sobre inibidores específicos para estas CDKs. / The CDKs have been extensively studied because of their essential role in the regulation of cell proliferation, in the neuronal process and transcription. Cell cycle progression is tightly controlled by the activity of CDKs. This master project aimed to study the interaction of the CDK8 and CDK10 with several inhibitors in order to establish the structural bases for its inhibition. Were carried out the molecular modeling of the binary complexes CDKs:Inhibitors, using as template the CDK2 structure with the following ligands and inhibitors: ATP, Flavopiridol, Olomoucine and Roscovitine. For the achievement of those modeling was utilized the Parmodel program which is a parallel implementation of the MODELLER program. One expects that the computational models produce advances in the agreement structures, showing their binding sites, for a possible study about specific inhibitors against CDKs.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:02:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3427.pdf: 6177352 bytes, checksum: f9f6df521c16815add3a5b1dba3f6753 (MD5) Previous issue date: 2009-04-30 / Financiadora de Estudos e Projetos / Cystatins are proteins that inhibit specifically cysteine peptidases. The Canecystatin 1 gene which codifies a protein containing 106 amino acids residues was identified in sugarcane and possesses significant similarity with Oryzacystatin, a cystatin from rice. In order to obtain a cystatin with improved activity, direct evolution experiments were carried out. A DNA shuffling library was constructed using these two cystatins. One clone named A10PL3 obtained from these shuffled cystatins was selected, expressed in E.coli, purified and an analyzed by activity assays. These results showed that the activity of hybrid protein A10PL3 increased, in particular regarding its inhibitory activity on cathepsin B compared with its two precursors. The present study aimed to revert the changes of individual clone A10PL3 through site-directed mutations, generating three mutant cystatins: Mutant I (Thr17Ile), Mutant II (Gln 84Leu) and Mutant III (Thr17Ile); (Gln84Leu). Assays for inhibitory activity against the human cathepsins B and L were performed. Structural studies were also made by means of molecular modeling of proteins by homology that were enabled to understand the molecular mechanisms related to improvement of the inhibitory activity of these cystatins. These studies therefore corroborate with the observed data previously which demonstrated the improvement of specific protein A10PL3 in cathepsin B inhibition (Ki 16 nM) in relation to their parents. The mutants I, II and III, did not present improvement in inhibitory activity against cathepsin B. The structural studies revealed that the mutations performed on cystatin A10PL3 destabilized the hydrophobic core making it more flexible, thus increasing the inhibitory activity on cathepsin B. The absence of interactions underlying the hydrophobic core resulted in a trend of lower solubility, probably due to their inability to adopt a compact formation, which resulted in the exposure of some residues which are part of that core, which can lead to aggregation and also contribute to increasing the flexibility of cystatin, influencing their inhibitory activity. / Cistatinas são proteínas que inibem especificamente cisteíno peptidases. A canacistatina 1, uma proteína com 106 resíduos de aminoácidos, apresenta grande similaridade com a proteína Orizacistatina 1, uma cistatina de arroz. Com o objetivo de se obter uma cistatina com a atividade inibitória melhorada, experimentos de evolução molecular direta de proteínas foram realizados, através da construção de uma biblioteca de DNA shuffling usando estas duas cistatinas. Um clone denominado A10PL3 foi selecionado, expresso, purificado e submetido a ensaios de inibição de atividade enzimática. Foi demonstrado que a proteína A10PL3 exibiu aumento da atividade inibitória contra catepsina B humana em comparação com seus dois precursores. O presente estudo teve como objetivo reverter as alterações do clone A10PL3 através de mutações sítio-dirigidas, gerando mais três cistatinas mutantes: Mutante I (Thr17Ile), Mutante II (Gln 84 Leu) e Mutante III (Thr17Ile); (Gln84Leu). Ensaios de atividade inibitória dos mutantes contra as catepsinas humanas B e L foram realizados. Além disso, foram desenvolvidos estudos estruturais por meio de modelagem molecular de proteínas por homologia que permitiram a compreensão dos determinantes moleculares relacionados à melhoria da atividade inibitória destas cistatinas. Os resultados aqui apresentados são importantes, pois corroboram com os dados observados anteriormente, demonstrando a melhora na especificidade da atividade inibitória da proteína A10PL3 contra a catepsina B (Ki = 16 nM) em relação aos seus parentais. Os mutantes I, II e III não foram capazes de inibir a catepsina B. Os estudos estruturais revelaram que as mutações na cistatina A10PL3 desestabilizaram o núcleo hidrofóbico provavelmente tornando a região N-terminal da proteína mais flexível, influenciando a atividade inibitória contra a catepsina B. A desestabilização do núcleo hidrofóbico resultou na tendência de uma menor solubilidade, provavelmente devido à sua tendência de expor resíduos que fazem parte desse núcleo, o que pode levar à agregação e também contribuir para o aumento da flexibilidade da cistatina.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The present thesis describes the synthesis and pharmacological evaluation of new tacrine structural analogues, as well as N-derivation reactions and C-C and C-N coupling on these compounds. By this way, a series of 7-amino-spiro[chromeno[4,3-b]quinolone-6,1’-cycloalkanes], where [cycloalkanes = cyclopentane, cyclohexane, cycloheptane, 2-methyl-, 3-methyl-, 4-methyl-, and 4-t-butyl-cyclohexane] were synthesized with yields of 30 – 65 % through a cyclocondensation between 2-amino-benzonitriles and seven exemples of spiro[chromano-2,1’-cycloalkan]-4-ones, using AlCl3 as catalyst, in a solventless conventional thermal heating. Later, aiming at the study of the influence of chlorine and bromine as substituents in the biologic activity of these systems, and the possibility of insertion of new groups using one bromine substituted compound in coupling reactions, this methodology was extended to obtain halo substituted 7-amino-spiro[chromeno[4.3-b]quinolone-6,1’-cycloalkanes]. Subsequently, theses spirochromeno-quinolines (tacrine hybrids) where evaluated for they AChE and BChE in vitro activities as well as complementary molecular docking studies. Both results for these new tacrine analogues were correlated with their structural characteristics for these compounds. The spirochromeno-quinolines were also evaluated for they cytotoxicity using healthy human leukocytes. In the sequence, N-derivation reactions in 7-amino-spiro[chromeno[4,3-b]quinolone-6,1’-cycloalkanes] were made, allowing the insertion of a pyrrole heterocycles by Clauson-Kass reaction, with yields of 52-78 %. These new compounds were evaluated for they antitumor and antimicrobial activities. Lastly, the C-C and C-N coupling reactions employing sonogashira, Suzuki-Myaura and Buchwald-Hartwig techniques for the 7-amino-9-bromo-spiro[chromeno[4,3-b]quinolone-6,1’cyclohexane] furnished products of future interest in a synthetic and biologic points of view. / A presente tese descreve a síntese e avaliação farmacológica de novos análogos estruturais da tacrina, assim como as reações de N-derivatização e de acoplamento C-C e C-N desses compostos. Assim, uma série de 7-amino-espiro[cromeno[4,3-b]quinolina-6,1’-cicloalcanos], onde [cicloalcanos = ciclopentano, ciclohexano, cicloheptano, 2-metil-, 3-metil-, 4-metil-, e 4-t-butil-ciclohexano] foi sintetizada com rendimentos de 30 – 65 % através de uma reação de ciclocondensação entre 2-amino-benzonitrilas e sete exemplos de espiro[cromano-2,1'-cicloalcan]-4-onas, utilizando AlCl3 como catalisador, na ausência de solvente e sob aquecimento térmico convencional. Posteriormente, visando o estudo da influência dos substituintes cloro e bromo na atividade biológica desse sistema, além da possibilidade de inserção de novos grupos a partir de um composto bromo substituído em reações de acoplamento, estendeu-se essa metodologia para a obtenção dos 7-amino-espiro[cromeno[4,3-b]quinolina-6,1’-cicloalcanos] halo substituídos. Subsequentemente, essas espirocromeno-quinolinas (tacrinas híbridas) foram avaliadas quanto a atividade de AChE e BChE in vitro e foram realizados estudos complementares de docking molecular. Ambos os resultados para esses novos análogos da tacrina foram correlacionados com as características estruturais desses compostos. Ainda, essas espirocromeno-quinolinas foram submetidos a testes de citotoxicidade em células sadias de leucócitos humanos. Em sequência, foram realizadas inicialmente reações de N-derivatização em 7-amino-espiro[cromeno[4,3-b]quinolina-6,1’-cicloalcanos], possibilitando a inserção do heterociclo pirrol via reação de Clauson-Kass, com rendimentos de 52 – 78 %. Esses novos compostos foram avaliados quanto a atividade antitumoral e antimicrobiana. Por fim, reações de acoplamento C-C e C-N tipo Sonogashira, Suzuki-Myaura e Buchwald-Hartwig para o exemplar 7-amino-9-bromo-espiro[cromeno[4,3-b]quinolina-6,1’-ciclohexano] conduziram a produtos de futuro interesse sob o ponto de vista sintético e biológico.

Orientador: Johnny Rizzieri Olivieri / Banca: Yvone Primerando Mascarenhas / Banca: Luis Fernando Delboni / Banca: Sandra Helena Pulcinelli / Banca: Walter Filgueira de Azevedo Júnior / Resumo: O espalhamento de raios X a baixos ângulos foi utilizado para obter informações sobre a estrutura terciária e quaternária de várias proteínas das quais, também, foram verificadas a ocorrência de mudanças conformacionais induzidas por variação de pH e adição de ligantes. A técnica de SAXS integrada a programas de modelagem, como MODELLER e GRAMM, demonstrou ter grande utilidade para a seleção de modelos de proteínas de estruturas desconhecidas e mesmo para a construção de complexos. A combinação dessas técnicas também ajudou a obter informações importantes que auxiliaram na compreensão do comportamento em solução de algumas proteínas, podendo contribuir no desenvolvimento de fármacos para o tratamento de determinadas doenças. Nessa linha, entre outros resultados importantes, podem ser destacados os de duas enzimas analisadas: a PNP humana, da qual ficou comprovado que a estrutura cristalina trimérica é conservada em solução; e a EPSP Sintase de M. tuberculosis, que passa de um estado mais aberto para outro mais fechado na presença de fosfato. / Abstract: Small angle X-ray scattering has been used to get information on the tertiary and quaternary structure of different proteins including induced conformational changes due to pH variation and ligand addition. An integration between SAXS techniques and modeling programs like MODELLER and GRAMM, proved to be very useful for models selection of protein with unknown structures and also for building up protein complexes. Combining SAXS techniques and modeling programs allowed us to get information on the behavior of several proteins in solution what may be used as a new tool in drug development. With this purpose two enzymes have been studied: human PNP, for which we proved that the trimmeric crystalline structure is conserved in solution, and for M. tuberculosis EPSP Sintase, which changes from an open state to another more closed due to the presence of phosphate ions. / Doutor

Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2017-04-03T22:31:54Z No. of bitstreams: 1 JessicaDeFatimaVianna_DISSERT.pdf: 3724208 bytes, checksum: f7d62fbcd54bf6b212f2003b461810c5 (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2017-04-11T18:14:29Z (GMT) No. of bitstreams: 1 JessicaDeFatimaVianna_DISSERT.pdf: 3724208 bytes, checksum: f7d62fbcd54bf6b212f2003b461810c5 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-11T18:14:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JessicaDeFatimaVianna_DISSERT.pdf: 3724208 bytes, checksum: f7d62fbcd54bf6b212f2003b461810c5 (MD5) Previous issue date: 2017-02-16 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior (CAPES) / A tuberculose ? uma doen?a bacteriana provocada pelo Mycobacterium tuberculosis, e de acordo com a Organiza??o Mundial de Sa?de, apenas em 2015 foram 10,4 milh?es de novos casos relatados e 1,4 milh?o de mortes. Cresce o n?mero de casos de pacientes infectados com cepas resistentes aos antimicrobianos mais comumente utilizados, fazendo-se necess?rio uso de drogas de segunda-linha. A capreomicina e a estreptomicina encaixam-se nesse grupo, e s?o antibi?ticos que possuem como mecanismo de atua??o a inibi??o da s?ntese proteica. Entretanto, seus mecanismos de liga??o em seus s?tios s?o distintos: a capreomicina ? capaz de se ligar a ambas subunidades ribossomais (30S e 50S), enquanto que a estreptomicina liga-se ? subunidade ribossomal menor (30S), e interage com alguns pontos da prote?na S12. Atrav?s de dados cristalogr?ficos e simula??es computacionais, foi calculada a energia de intera??o da capreomicina e da estreptomicina com cada um dos res?duos constituintes de seus s?tios utilizando a Teoria Funcional da Densidade (DFT) e do M?todo de Fracionamento Molecular com Capas Conjugadas (MFCC). Os resultados revelaram valores energ?ticos de cada nucleot?deo pertencente ao s?tio de liga??o desses dois medicamentos, como tamb?m dos amino?cidos da prote?na S12 com os quais a estreptomicina interage. Assim, para a capreomicina na subunidade 30S, foram avaliados res?duos presentes em um raio de at? 14 ? distantes do f?rmaco, totalizando 44 res?duos; e na subunidade 50S, 30 nucleot?deos foram analisados, e estavam distribu?dos at? o raio de 30 ? de dist?ncia. Com a estreptomicina foram levados em considera??o 60 nucleot?deos distribu?dos at? 12,5 ? de dist?ncia da droga na subunidade 30S, e 25 amino?cidos da prote?na S12 com at? 15 ? de dist?ncia. Identificamos tamb?m as contribui??es das liga??es de hidrog?nio e das intera??es hidrof?bicas nas intera??es f?rmaco-receptor; as regi?es dos f?rmacos que mais contribu?ram para as fixa??es desses em seus s?tios de liga??o; como tamb?m a identifica??o dos res?duos que s?o mais associados ?s muta??es e consequente resist?ncia. / Tuberculosis is a disease caused by Mycobacterium tuberculosis, and according to the World Health Organization, only in 2015 occurred 10.4 million new cases reported and 1.4 million deaths. The number of cases of patients infected with antimicrobial resistant strains most used is increasing, requiring the use of second-line drugs. Capreomycin and streptomycin are part of the group, and are antibiotics whose mechanism of action is the inhibition of protein synthesis. However, its binding mechanisms in their sites are distinct: capreomycin is able to bind to both ribosomal (30S and 50S) subunits, whereas streptomycin binds to the smaller ribosomal subunit (30S), and interacts with some points of S12 protein. Through crystallographic data and computational simulations, we calculated the interaction energy of capreomycin and streptomycin with each of the residues component of their sites using the Density Functional Theory (DFT) and Molecular Fractionation with Conjugated Caps (MFCC). The results showed energy values of each nucleotide belonging to binding site of these two drugs, as well as the amino acids of the S12 protein with which streptomycin interacts. Thus, for capreomycin in the 30S subunit, residues present in a radius of up to 14 ? distant from the drug, totaling 44 residues; and in the 50S subunit, 30 nucleotides were analyzed, and were distributed up to the 30? radius distance. Regarding streptomycin, 60 nucleotides distributed up to 12.5 ? away from the drug in the 30S subunit, and 25 amino acids of the S12 protein with up to 15 ? were taken into account. We also identify the contributions of hydrogen bonds and hydrophobic interactions in drug-receptor interactions; the regions of the drugs that most contributed to the anchorages of these in their binding sites; as well as the identification of residues that are most associated with mutations and consequent resistance.

Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2017-06-02T21:45:30Z No. of bitstreams: 1 JairoSoteroNogueiraDeSouza_DISSERT.pdf: 2124011 bytes, checksum: 0d7ba6395004ada41813188b5d73116b (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2017-06-07T19:30:54Z (GMT) No. of bitstreams: 1 JairoSoteroNogueiraDeSouza_DISSERT.pdf: 2124011 bytes, checksum: 0d7ba6395004ada41813188b5d73116b (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-07T19:30:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JairoSoteroNogueiraDeSouza_DISSERT.pdf: 2124011 bytes, checksum: 0d7ba6395004ada41813188b5d73116b (MD5) Previous issue date: 2016-11-28 / A utiliza??o de ciclodextrinas para aumentar a solubilidade de f?rmacos em solu??o aquosa tem sido bastante estudada. No presente estudo, o mecanismo de intera??o do praziquantel (PZQ) com a beta-ciclodextrina e com a hidroxipropil-beta-ciclodextrina na presen?a dos co-solventes trietanolamina (TEA) e a N-metilpirrolidona (NMP) foi realizado com o objetivo do aumento da solubilidade do praziquantel. Atrav?s dos diagramas de solubilidade e dos diagramas de Job?s Plot foi poss?vel observar a forma??o de complexos sol?veis com estequiometria 1:1. A presen?a dos co-solventes TEA e NMP diminuiu a estabilidade e solubilidade dos complexos formados, no entanto atrav?s dos estudos de modelagem molecular foi mostrado que este efeito pode facilitar a sa?da do f?rmaco da cavidade e, consequentemente, beneficiar a absor??o do f?rmaco. Os resultados mostraram-se elucidativos e bastantes promissores na obten??o futura de complexos que possam ser utilizados para melhor biodisponibilidade do praziquantel. / The use of cyclodextrin (CD) to enhace the praziquantel (PZQ) water solubility has been widely studied in the literature. In this present paper, the interaction has not yet studied between the PZQ and both the beta-cyclodextrin (?-CD) and hydroxyl-propyl-cyclodextrin (HP-?-CD) or its association with the solvents triethanolamine (TEA) and N-methyl-pyrrolidone (NMP) was carefully conducted with the purpose to enhance the water solubility of the PZQ. The solubility diagrams and job?s plot diagrams showed that water soluble complexes were formed with 1:1 stoichiometry. The association of the complexes with the TEA and NMP diminished considerably the complex stability and its solubility. However, throught the molecular modeling study it was showed that this effect may be beneficial for the output of the drug from the CD cavity, and consequently to benefit the drug absorption. The results showed up adequately enlightening to propose that these systems can be investigated to enhance the PZQ bioavailability.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The transesterification reactions have been used to produce biodiesel from triglycerides found in vegetable oils and animal fat. Another important reaction is the esterification, which takes advantage of raw materials containing high levels of free fatty acids to produce esters (biodiesel). Biodiesel replaces fully or partially the petro-diesel and it is a renewable product. However, the thermodynamics of the biodiesel production reactions need to be investigated. The present work aims to study the esterification and transesterification reactions, two important routes for obtaining biodiesel. Thermodynamic properties were estimated, such as enthalpies of formation and reaction, Gibbs free energy and the equilibrium constants of these reactions. Some methods of Gaussian 09W computational package were used, such as AM1 semi-empirical method, HF (Hartree-Fock) ab initio method, B3LYP, from density functional theory (DFT) and the compound methods CBS-QB3 (CBS family) and G2 (Gaussian-n family). Two group contribution methods were also applied: Joback method and Benson method. The results of these methods were compared between each other and between experimental values, considering the accuracy and computational cost of each method. The results showed that the group contribution methods have good prediction of enthalpies of formation. From calculation of the enthalpies of reaction by molecular modeling, it was found that the AM1 method has the lowest computational cost, but its accuracy is lower when compared to the experimental values of enthalpy. The HF and B3LYP computational costs are similar, but it was observed that the DFT method has a greater precision. Also, some molecules were simulated by G2 and CBS-QB3 methods and it was found an improvement in the prediction of the geometrical parameters and thermodynamic properties of molecules. The simulations showed that the esterification reactions of fatty acids are usually exothermic, and by calculating the equilibrium constants, it was observed that these reactions are favored with decrease of temperature. The molecular modeling was also used to study the transesterification reaction of oleic acid. In this case, the high computational cost committed to obtaining satisfactory results with more accurate methods. In general, molecular modeling revealed itself as an alternative for prediction of thermodynamic data, but the computational cost is a major factor when high accuracy is required. / As reações de transesterificação vêm sendo utilizadas para a produção de biodiesel a partir dos triglicerídeos presentes em óleos vegetais e gordura animal. Outra reação importante é a reação de esterificação, a qual se aproveita de matérias-primas com elevados teores de ácidos graxos livres para produzir os ésteres (biodiesel). O biodiesel substitui total ou parcialmente o diesel de petróleo e é um produto renovável. No entanto, a termodinâmica das reações de produção deste combustível é pouco conhecida. O presente trabalho visa estudar reações de esterificação e transesterificação, duas rotas importantes para obtenção do biodiesel. Foram obtidas propriedades termodinâmicas como entalpias de formação e reação, energia livre de Gibbs e as constantes de equilíbrio químico destas reações. Alguns métodos do pacote computacional Gaussian 09W foram utilizados, como o método semi-empírico AM1, o método ab initio de HF (Hartree-Fock), o método B3LYP, da teoria do funcional de densidade (DFT) e os métodos compostos CBS-QB3 (família CBS) e G2 (família Gaussiann). Também foram aplicados dois métodos de contribuição de grupos: método de Joback e método de Benson. Os resultados destes métodos foram comparados entre si e a valores experimentais, considerando a precisão e o custo computacional de cada método. Pelos resultados observou-se que os métodos de contribuição de grupos são capazes de realizar boas predições de entalpias de formação. O cálculo das entalpias das reações pela modelagem molecular mostrou que o método AM1 possui o menor custo computacional, porém sua precisão é menor quando comparados aos valores de entalpia experimentais. Os métodos de HF e B3LYP possuem custos computacionais semelhantes, porém foi observada uma maior precisão do método DFT. Também foram simuladas algumas moléculas pelos métodos CBSQB3 e G2 e constatou-se uma melhoria na predição dos parâmetros geométricos e das propriedades termodinâmicas das moléculas. As simulações mostraram que as reações de esterificação de ácidos graxos são em geral exotérmicas, e através do cálculo da constante de equilíbrio, foi possível observar o favorecimento destas reações com a diminuição da temperatura. A modelagem molecular também foi usada no estudo da reação de transesterificação da trioleína. Neste caso, o alto custo computacional comprometeu a obtenção de resultados satisfatórios com métodos mais apurados. De forma geral, a modelagem molecular se mostrou como uma alternativa para predição de dados termodinâmicos, porém o custo computacional é um fator preponderante quando uma alta precisão é requerida. / Mestre em Engenharia Química

A melhor compreensão dos mecanismos fisiopatológicos e farmacológicos aliados a métodos modernos de investigação tornaram possível a descoberta e o desenvolvimento de fármacos para diversas doenças e disfunções orgânicas em humanos. Os fármacos desenvolvidos atualmente são resultados de intensos esforços em pesquisa por equipes multidisciplinares, impactando diretamente na qualidade de vida das diversas populações no mundo. Nesse cenário, os grupos de pesquisas estabelecidos em Universidades com foco no planejamento de fármacos para doenças tropicais têm crescido. A Malária e a Doença de Chagas figuram com especial importância, a primeira pela expressiva mortalidade mundial, enquanto a segunda pela morbidade e seus impactos na população brasileira. O tratamento de ambas possui limitações que se agravam, seja pelo baixo número de opções terapêuticas, ou pelo desenvolvimento de cepas resistentes. As enzimas investigadas nesse doutoramento, enolase (PfEnolase) de Plasmodium falciparum e gliceraldeído3fosfato desidrogenase de Trypanosoma cruzi (TcGAPDH), são componentes da via glicolítica destes parasitas e são considerados alvos moleculares atrativos para o desenvolvimento de inibidores enzimáticos, dada a importância destas enzimas no processo de obtenção de energia do parasita. Os estudos fundamentamse na busca por modulação seletiva da atividade biológica dos alvos selecionados através do desenvolvimento de novas moléculas bioativas. O estabelecimento de protocolo de expressão e purificação para enzima Pfenolase permitiu sua obtenção em quantidade e pureza suficiente para condução de estudos cinéticos e de triagem biológica, com a identificação de cinco novas classes químicas bastante promissoras; além de ensaios de cristalização, que culminaram na determinação da enzima em diversos complexos cristalográficos. Os dados estruturais produzidos foram fundamentais para condução da abordagem computacional de triagem virtual, que permitiu a identificação de 31 moléculas candidatas a inibidoras de Pfenolase. Avanços significativos foram obtidos também com a enzima TcGAPDH, destacando-se as adaptações nos processos de obtenção da proteína recombinante e ensaio cinético, condução de ensaio de bioprospecção orientada com a identificação e caracterização da molécula isolada (tilirosídeo). Novas condições de cristalização foram identificadas e poderão ser empregadas no processo de obtenção de complexos cristalográficos futuros. Adicionalmente, desenvolveu-se uma ferramenta computacional, Kinecteasy, para processamento automatizado dos dados produzidos das etapas de triagem biológica. Os trabalhos integrados de biologia estrutural e química medicinal desenvolvidos contribuem significativamente para o avanço no processo de planejamento de novos inibidores para as enzimas selecionadas. / A better understanding of the pathophysiological and pharmacological mechanisms together with the modern research methods made possible the discovery and development of drugs for several humans´ diseases. The drugs currently developed are the result of intense efforts in research of multidisciplinary teams having as a direct consequence a remarkable impact on life quality of populations all over the world. In this scenario, research groups established at universities, with their focus on drug development for tropical diseases, are increasing. Malaria and Chagas disease deserve special attention, the former by the expressive world mortality, while the second by the morbidity and its impact on Brazilian population. Treatment for both has limitations, whether by the low number of therapeutic options, or by development of resistance. The target enzymes for this PhD project, enolase (PfEnolase) of Plasmodium falciparum and glyceraldehyde 3-phosphate dehydrogenase from Trypanosoma cruzi (TcGAPDH), are essential components of glycolytic pathway and therefore related to the parasite energy production, thus, are considered attractive molecular targets for enzyme inhibitors development. Essentially, the proposed studies seek selective modulation of the target´s biological activity through the development of new bioactive molecules. The expression and purification protocols developed for Pfenolase have allowed us to obtain recombinant protein at suitable yield and purity for conducting screening assays, which has revealed five new chemical classes as Pfenolase inhibitors. Crystallization experiments were successfully conducted and 3D structure were determined for different complexes. Structural data was essential for performing the computational approach of virtual screening, which has allowed us to identify 31 inhibitor candidates for Pfenolase. Significant advances were obtained with TcGAPDH, highlighting the adaptations on recombinant protein protocol and kinetic assay. Assay-guided bioprospecting experiments were successfully performed with identification and characterization of isolated inhibitor (tiliroside). New crystallization conditions were identified and will be employed in future co-crystallization and soaking studies. Additionally, Kinecteasy, a computational tool, were developed for automated data processing of biological screening assays. The structure and medicinal chemistry studies presented here contribute significantly in the process of drug development for the selected enzymes.

A resistência natural do gambá Didelphis marsupialis ao veneno de serpentes se deve a fatores antibiotrópicos presentes em seu soro, do qual DM43 é um dos responsáveis pela inibição da atividade hemorrágica. Com o objetivo de entender melhor o mecanismo de ação desta proteína contra a metaloprotease contida no veneno pretendeu-se, neste trabalho, otimizar as condições de cristalização de DM43, na tentativa de determinar sua estrutura por difração de raios-X. Ensaios de cristalização revelaram que o sulfato de amônio é o precipitante mais eficiente na produção de cristais de DM43. A visualização e indexação dos padrões de difração destes cristais permitiram apenas a determinação dos parâmetros de sua cela unitária, devido a baixa qualidade dos mesmos. Deste modo, os seguintes parâmetros de cela unitária foram encontrados: a = b = 117.34 (0.03) Å, c = 193.39 (0.02)Å, ?=?=90° e ? = 120°, correspondentes ao sistema cristalino trigonal ou hexagonal. A recente determinação da sequência de aminoácidos de DM43, possibilitou modelar sua estrutura tridimensional por homologia utilizando o método de satisfação das restrições espaciais. Os três domínios tipo imunoglobulina de DM43 foram modelados em duas partes a partir da estrutura de referência KIR2DL1(1nkr) homóloga a dois domínios C-terminais de DM43, com apenas 27.72% de identidade. O domínio N-terminal denominado D0, foi modelado separadamente contra o domínio C-terminal de KIR2DL1 com um grau de identidade igual a 28.89%. A partir do programa GRASP e PATCHES, foram detectadas as prováveis regiões de ligação entre as duas partes da molécula e uma possível região responsável pela dimerização no domínio D2 de DM43. Interessantemente, resíduos polares em KIR2DLs que foram substituídos por hidrofóbicos em DM43, concentrando-se em uma face do domínio D2 ausente de sítios de glicosilação, o que coincide com as observações de dimerização do receptor do hormônio de crescimento. Um motivo estrutural característico de receptores hematopoiéticos identificados como WSXWS box, foi encontrado em todos os domínios de DM43, especialmente no domínio D2. Supõe-se que a sua existência esteja relacionada com a orientação relativa dos domínios por manter o primeiro triptofano do motivo posicionado exatamente na interface entre os domínios. Surge ainda uma fita extra (F´), no domínio D2, não pertencente ao enovelamento imunoglobulina devido a presença da Pro273, muito bem conservada, a três resíduos do motivo WSXWS. Esta fita parece desempenhar um papel importante na orientação do motivo pois além de formar ligações de hidrogênio com a fita G do domínio anterior, posiciona corretamente o primeiro triptofano do motivo na interface. Somando-se a isto, a presença de resíduos hidrofóbicos na interface dos domínios D1 e D2pode estar contribuindo para a orientação angular relativa menor que 90° entre os dois domínios. Uma interpretação análoga a de hormônios de crescimento sugere que, os loops entre as fitas AB, CC´ e EF do domínio 1, BC e FG do domínio 2 e o linker entre estes dois domínios, estejam envolvidos na interação da metaloprotease com DM43. / The natural resistance of the opossum, Didelphis marsupialis, towards snake venom is due to antibothropic factors present in the blood serum, of which DM43 is one. It is responsible for the inhibition of the hemorrhagic activity of the venom. With a view to better understanding the mechanism of action of this protein against venom metalloproteases, one of the aims of the present work was to optimize the crystallization conditions of DM43 in order to determine its three-dimensional structure by X-ray diffraction. Crystallization trials revealed that ammonium sulphate was the best precipitant. Visualization and indexing of the diffraction patterns from such crystals only allowed for the determination of the unit cell parameters due to their inherently low quality. The values obtained were a = b = 117.34 (0.03) \'ANGSTRON\', c = 193.39 (0.02) Å, ?=?= 90° e ? = 120°, corresponding to the trigonal or hexagonal crystal systems. The recent determination of the amino acid sequence of DM43 permitted the homology modelling of its three-dimensional structure by satisfaction of spatial restraints. The three immunoglobulin-like domains of DM43 were modelled in two separate parts from the reference structure KIR2DL1 (1nkr), homologous to the two C-terminal domains of DM43, with which its shares 27.72% sequence identity. The N-terminal domain, denominated D0, was separately modelled based on the C-terminal domain of KIR2DL1, with which it shares 28.89% identity. The programs PATCHES and GRASP were used to detect the probable interface region between the two separate parts of the molecule as well as a region probably responsible for dimerisation. Polar residues in KIR2DL1 which had been substituted by hydrophobic residues in DM43 are observed concentrated on one face of the molecule devoid of glycosilation sites (D2) coinciding with the dimerisation interface observed in the growth hormone receptor. A structural motif characteristic of the haematopoetic receptor family, identified as the WSXWS box, was observed to some extent in all three domains of DM43 and most evident in domain D2. It is speculated that the existence of this motif is related to the relative orientation of the domains, by maintaining the first tryptophan of the motif positioned at the domain interface. An additional ?-strand (F) in D2, which is not characteristic of the immunoglobulin fold, is observed due to the presence of the conserved Pro273, three-residues prior to the WSXWS box. This strand appears to play an important role in correctly positioning the motif as it forms hydrogen bonds with strand G of the previous domain thus orientating the first tryptophan of the motif at the interface. The presence of hydrophobic residues at the interdomain interface, may also contribute to stabilizing the acute angular relationship between D1 and D2. An analogous interpretation to that given for the growth hormone receptor, suggests that the loops between ?-strands AB, CC\' and EF of domain D1 and between strands BC and FG do domain D2 plus the linker region, are involved in the binding of metalloproteinase by DM43.

Foi construído o modelo tridimensional da enzima gliceraldeído-3- fosfato desidrogenase de Trypanosoma cruzi, o causador da doença de Chagas, usando técnicas computacionais de modelagem por homologia. O modelo foi comparado a enzima muscular homóloga de humanos quanto as diferenças no sitio de ligação do cofator NAD+. Sobre o modelo da enzima de T.cruzi foram construidas moléculas anaJogas ao grupo adenosina do cofator NAD+ como tentativa de se obter um inibidor seletivo a enzima do parasita e não efetivo quanto à enzima de humanos. Alguns dos compostos haviam sido ensaiados quanto à afinidade pela enzima análoga de Trypanosoma brucei. Foi escrito um programa de visualização gráfica de modelos moleculares que permite a análise dos parâmetros esteroquímicos com rapidez e simplicidade / The three-dimensional model of the glycossomal enzyme gliceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase from Trypanosoma cruzi, the causative agent of Chagas disease, was built using homology modeling computational techniques. The model was compared against the human muscle homologous enzyme with regard to the differences in the NAD+ binding site. Adenosine analogs were designed based on the model of the T.cruzi enzyme as an attempt to build selective inhibitors of the parasite enzyme with no activity against the human enzyme. Some of the compounds were previously tested for their affinity for the homologous enzyme from Trypanosoma brucei. A graphical program was written that allows the representation and analysis of stereo chemical parameters of molecular models with ease and speed