Submitted by Erika Demachki (erikademachki@gmail.com) on 2014-11-18T17:34:04Z No. of bitstreams: 2 Tese - Benedito R Neto da Silva Neto - 2013.pdf: 6956298 bytes, checksum: 49e69215087afc3b1ae2471385d29585 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Approved for entry into archive by Erika Demachki (erikademachki@gmail.com) on 2014-11-18T17:34:16Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Tese - Benedito R Neto da Silva Neto - 2013.pdf: 6956298 bytes, checksum: 49e69215087afc3b1ae2471385d29585 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-11-18T17:34:18Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Tese - Benedito R Neto da Silva Neto - 2013.pdf: 6956298 bytes, checksum: 49e69215087afc3b1ae2471385d29585 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Previous issue date: 2013-05-02 / Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / The thermally dimorphic fungal pathogen Paracoccidioides is the agent of paracoccidioidomycosis. This disease is characterized by a granulomatous inflammation with clinical forms ranging from a benign localized infection to a disseminated one. The triazole drugs are broad-spectrum antifungal agents and are currently used to treat infections caused by various pathogenic yeast and molds. The mechanism of action of azoles has been elucidated in some fungi, although little is known in Paracoccidioides. Here we aim to investigate the mechanism of action of itraconazole on Paracoccidioides by using Representational Difference Analysis from Paracoccidioides yeast cells grown in the absence and presence of itraconazole for 1 and 2 h. Among the Paracoccidioides genes up-regulated by itraconazole were those mainly involved in cellular transport, metabolism/energy, transcription, cell rescue, defense and virulence. ERG11, ERG6, ERG3, ERG5 and ERG25 were up-regulated when evaluated in a timely manner. In vivo infection experiment in mice corroborated in vitro results. The glyoxylate cycle and its key enzymes isocitrate lyase and malate synthase (MLS) play a crucial role in the pathogenicity and virulence of various fungi such as the human pathogens. Here, we describe a study conducted to develop rational ligands as candidates to inhibit receptor PbMLS. The important step in the search for ligands for this receptor based on structural homology, molecular docking and molecular dynamics involving scanning virtual (virtual screening) through the program AutoDock Vina. Identified from the database of natural compounds (ZINC data bank) potential candidate ligands to inhibit the activity of PbMLS when compared to the original binder. This process led us to monoterpene indole alkaloids of the genus Palicourea (Rubiaceae) comprises about 230 species from shrubs and small trees distributed mainly in tropical regions. From the molecular docking fifteen compounds were tested as to its effectiveness in inhibiting the activity of PbMLS. The specific activity of PbMLS was affected by the compounds. Four indol alkaloids showed ability to reduce the enzyme activity. Since PbMLS is a linked surface protein that behaves as an anchorless adhesin, and PbICL is here described as adhesin, we also investigated if those compounds inhibit the adhesion of the protein to extracellular. Twodimensional gel electrophoresis we used to investigate the proteins expressed differentially during treatment with itraconazole and amphotericin B. Gels of three independent biological replicates were digitalized and the images were analyzed using the ImageMaster 2D Platinum 6.0 software (GE Healthcare). Spot intensities were normalized and the statistics analyses were estimated by one-way ANOVA. The spots of interest were excised, in-gel digested with trypsin, and the peptides were then analyzed by MS and/or MS/MS and and sequenced. The results obtained here should assist in understanding the mode of action of drugs in Paracoccidioides, and outline studies identifying compounds with antifungal activity. / O fungo patógeno termodimórfico Paracoccidioides é o agente da paracoccidioidomicose. Esta doença é caracterizada por uma inflamação granulomatosa onde as formas clínicas vão da infecção localizada benigna a uma uma disseminada. As drogas triazólicas são antifúngicos de amplo espectro e são usadas atualmente para tratar infecções causadas por vários fungos patogênicos e fungos. O mecanismo de ação dos azólicos foi elucidado em alguns fungos, embora pouco se sabe em Paracoccidioides. Aqui, em primeiro lugar pretendemos investigar o mecanismo de ação do itraconazol em Paracoccidioides usando análise de diferença representacional de Paracoccidioides células de levedura crescidas na ausência e na presença de itraconazol por 1 e 2 horas. Entre os genes Paracoccidioides up-regulados pelo itraconazol foram os envolvidos, principalmente no transporte celular, metabolismo/energia, transcrição, defesa e virulência. ERG11, ERG6, ERG3, ERG5 e ERG25 foram regulados quando avaliados de forma temporal. Experimentos de infecção em camundongos corroborou resultados in vitro. O ciclo do glioxilato e suas enzimas chave isocitrato liase (ICL) e malato sintetase (MLS) desempenham um papel fundamental na patogenicidade e virulência de vários fungos, assim como patogênese em humanos. Neste trabalho, descrevemos um estudo realizado para desenvolver ligantes racionais como candidatos pra inibir o receptor PbMLS. Apresentamos um passo importante na busca de ligantes para este receptor baseando-se em homologia de estruturas, dinâmica molecular e acoplamento molecular envolvendo varredura virtual (virtual screening) por meio do programa AutoDock Vina. Identificamos a partir de banco de compostos naturais (data bank ZINC) potenciais ligantes candidatos a inibir a atividade de PbMLS quando comparados ao ligante original. Este processo nos conduziu aos alcalóides indólicos monoterpênicos do gênero Palicourea (Rubiaceae) que compreende cerca de 230 espécies entre arbustos e pequenas árvores distribuídas, principalmente, nas regiões tropicais.A partir da ancoragem molecular quinze compostos foram testados quanto à sua eficácia na inibição da atividade de PbMLS. A atividade específica de PbMLS foi afetado pelos compostos. Quatro alcalóides indólico mostraram capacidade de reduzir a atividade da enzima. Desde que PbMLS é uma proteína associada à superfície que se comporta como uma adesina ancorada também foi investigado se os compostos inibem a adesão da proteína às matrizes extracelulares. O processo de eletroforese em gel bidimensional foi utilizado para investigar as proteínas diferencialmente expressas durante o tratamento com itraconazol e anfotericina B. Gel de três réplicas biológicas independentes foram digitalizadas e as imagens foram analisadas usando o software 6.0 Platinum 2D ImageMaster (GE Healthcare). Intensidades dos spots foram normalizados e foram estimadas as análises estatísticas por ANOVA one-way. Os spots de interesse foram excisadas do gel digerida com tripsina e os péptidos foram analisados por MS e / ou MS / MS e sequenciados. Os resultados obtidos aqui devem ajudar na compreensão do mecanismo de ação de drogas em Paracoccidioides, e delinear estudos de identificação de compostos com atividade antifúngica.

Submitted by JÚLIO HEBER SILVA (julioheber@yahoo.com.br) on 2016-11-10T10:37:56Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Uessiley Ribeiro Barbosa - 2016.pdf: 3901383 bytes, checksum: f52c92a81d289db26f933d75a30e8788 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Jaqueline Silva (jtas29@gmail.com) on 2016-11-10T17:48:40Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Uessiley Ribeiro Barbosa - 2016.pdf: 3901383 bytes, checksum: f52c92a81d289db26f933d75a30e8788 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2016-11-10T17:48:40Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Uessiley Ribeiro Barbosa - 2016.pdf: 3901383 bytes, checksum: f52c92a81d289db26f933d75a30e8788 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2016-10-04 / The Paracoccidioides brasiliensis (Pb) is a thermo-dimorphic fungus described as the etiological agent of paracoccidioidomycosis (PCM), an important systemic mycosis in Latin America. The isocitrate lyase (ICL) is an enzyme involved in glyoxylate cycle, an alternative pathway to Krebs cycle, which has been described in fungi, bacteria and plants. The absence of this enzyme in mammals makes it an interesting target for design of specific antifungal compounds for PCM. In this work, we use in silico methods like homology modeling, molecular dynamics and virtual screening, aiming the development of inhibitors compounds for PbICL enzyme in the absence and presence of cofactor and positive control. From a molecular docking protocol, it was possible to select promising compounds by criteria of affinity and efficiency based on screening of natural products. Two regions were selected for molecular docking, one involving a region already known by the binding of argentilactona inhibitor and another region involving the cofactor Mg 2+, a possible catalytic site of ICL. All compounds selected by affinity criteria had more than 80% of success rate in achieving lower energy and allowed to describe common residues within the protein interaction for the target sites. The structural quality parameters are significantly improved after 100 ns of simulation. The structure of PbICL and PbICL with magnesium show all quality parameters as acceptable to define them as highresolution structures. All selected compounds show aromatic chains with the possibility of being a pharmacophore, which is essential for biological activity. Another interesting aspect is that, through the selected compounds, it was possible to describe structural patterns related to the ligand specificity, that might be promising for a basic chemical sketch for rational drug design. / O Paracoccidioides brasiliensis (Pb) é um fungo termo-dimórfico descrito como agente etiológico da paracoccidioidomicose (PCM), uma micose sistêmica importante na América Latina. A Isocitrato liase (ICL) é uma enzima envolvida no ciclo do glioxilato, uma via do ciclo Krebs já descritos em fungos, bactérias e plantas. Sua ausência em mamíferos faz dessa enzima, um alvo interessante para o desenho de compostos antifúngicos específicos para a PCM. Neste trabalho, utilizamos métodos in silico como modelagem por homologia, dinâmica molecular e triagem virtual na busca de compostos inibidores para enzima isocitrato liase de P brasilienses (PbICL) na ausência e presença do cofator e com a seleção de controle positivo. A partir de um protocolo de ancoragem molecular, foi possível selecionar compostos promissores por critérios de afinidade e eficiência a partir de triagens virtuais com produtos naturais. Duas regiões foram selecionadas para a ancoragem molecular, uma envolvendo uma região já conhecida pela ligação do inibidor argentilactona e outra envolvendo a região de ligação do cofator Mg2+ , posicionada no possível sítio catalítico da enzima. Todos os compostos selecionados pelo critério de afinidade tiveram mais do que 80% de sucesso em alcançar a mais baixa energia e permitiram descrever resíduos frequentes na interação proteína-inibidor para sítios alvo da enzima. Os parâmetros de qualidade da estrutura são sensivelmente melhorados após 100 ns de simulação. As estruturas de PbICL e PbICL com Mg2+ apresentam todos os parâmetros dentro do aceitável para defini-la como estrutura de alta resolução. Todos os compostos selecionados apresentaram cadeias aromáticas com possibilidade de ser um grupo farmacofórico, o qual é essencial para a atividade biológica. Outro aspecto interessante é que através dos compostos selecionados foi possível descrever padrões estruturais relacionados à especificidade do composto, os quais podem vir a ser promissores para um esqueleto básico no desenho racional de fármacos.

Ce travail de thèse consiste au développement méthodologique et logiciel d'une méthode de docking moléculaire dite inverse. Cette méthode propose à travers le programme AMIDE — Automatic Inverse Docking Engine — de distribuer un grand nombres de simulations d'amarrage moléculaire sur des architectures HPC (clusters de calcul) avec les applications AutoDock 4.2 et AutoDock Vina. Le principe de cette méthode consiste à tester de petites molécules sur un ensemble de protéines cibles potentielles. Les paramètres optimaux ont été définis à partir d'une étude pilote et le protocole a été validé sur des ligands et peptides liants les protéines MMPs et EBP de la matrice extracellulaire. Cette méthode montre qu'elle permet d‘améliorer la recherche conformationnelle lors du calcul de docking sur des structures expérimentales par rapport à des protocoles existants (blind docking). Il est montré que le programme AMIDE permet de discriminer des sites de fixation privilégiés lors d'expériences de criblage inverse de protéines de manière plus performante que par blind docking. Ces résultats sont obtenus par la mise en place de méthodes de partitionnement de l'espace de recherche qui permettent également à travers un système de distribution hybride de déployer un ensemble de tâches indépendantes pour un traitement autorisant le passage d'échelle. / This work is a methodological and software development of so-called inverse molecular docking method. This method offers through an in house program AMIDE — Automatic Reverse Docking Engine — to distribute large numbers of molecular docking simulations on HPC architectures (com- puting clusters) with AutoDock 4.2 and AutoDock Vina applications. The principle of this method is to test small molecules on a set of potential target proteins. The program optimum parameters were defined from a pilot study and the protocol was validated on ligands and peptides binding MMPs and EBP extracellular matrix proteins. This method improves the conformational search in docking computation on experimental structures compared to existing protocols (blind docking). It is shown that the AMIDE program is more efficient to discriminate preferred binding sites in inverse proteins screening experiments than blind docking. These results are obtained by the implemen- tation of methods for partitioning the search space that also allow through a hybrid distribution system to deploy a set of independent embarassingly parallel tasks perfectly scalable.

Orientadores: João Ernesto de Carvalho, Mary Ann Foglio / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-18T11:34:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rizzo_LarissaYokota_M.pdf: 2545881 bytes, checksum: 63ab51d7b009706ec8505aa2b3ded262 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: A pesquisa de drogas anticâncer através da triagem de extratos e princípios ativos obtidos de fontes naturais possibilitou a descoberta e o desenvolvimento de diversos quimioterápicos hoje utilizados no tratamento do câncer. Este projeto teve como objetivo avaliar a atividade anticâncer de Psidium guajava L. (nome popular: goiabeira), espécie eleita através de levantamento etnofarmacológico para atividade antiparasitária. Após a colheita, o material vegetal foi submetido a um processo de extração a quente por Soxhlet, com diclorometano e etanol 95%, originando o extrato bruto diclorometânico (EBD) e etanólico (EBE), respectivamente. O extrato bruto ativo, EBD, foi submetido a diversos fractionamentos biomonitorados, até a obtenção de uma fração enriquecida nos meroterpenos guajadial, psidial A e seus isômeros, princípios ativos da espécie vegetal. Todas as amostras (extratos brutos e frações enriquecidas) tiveram sua potencial atividade anticâncer avaliadas in vitro frente a um painel de dez linhagens tumorais humanas, cedidas pelo National Cancer Institute (NCI, Estados Unidos), a saber: K562 (leucemia), MCF-7 (mama), NCI/ADR-RES (ovário resistente a múltiplas drogas), NCI-H460 (pulmão), UACC62 (melanoma), PC-3 (próstata), HT-29 (cólon), OVCAR-03 (ovário), U251 (glioma) and 786-0 (rim). A fração ativa enriquecida nos meroterpenos foi avaliada in vivo no tumor sólido de Ehrlich, em camundongos Balb/C, reduzindo significativamente o crescimento tumoral. Além da atividade antitumoral observada in vivo, a análise macroscópica do útero indicou aumento em tamanho e peso em relação aos grupos controle negativo (salina) e positivo (doxorrubicina). As moléculas de guajadial e psidial A apresentam propriedades físico-químicas semelhantes ao estradiol e ao tamoxifeno e estudos de docking molecular sugerem que ambos os compostos se liguem no sítio de ligação no receptor de estrógeno (ER), analogamente ao tamoxifeno. A capacidade de reduzir o crescimento tumoral e, ao mesmo tempo, estimular o útero indicam que guajadial e psidial A possivelmente agem como fitoestrógenos, possuindo um mecanismo de ação semelhante ao tamoxifeno, atuando como SERMs (Selective Estrogen Receptor Modulators) e agindo como agonistas e antagonistas de forma tecido específica / Abstract: Anticancer drug research based on screening of natural sources enabled the discovery of several drugs that are used in cancer treatment. This project aimed to evaluate the in vitro and in vivo anticancer activity of Psidium guajava L. (popular name: guava), elected for its ethnopharmacological use for antiparasitic activity. After harvesting, the vegetal material was extracted in Soxhlet with dicloromethane and then ethanol 95%, leading to the dicloromethane crude extract (DCE) and the ethanolic crude extract (ECE), respectively.The active extract, DCE, was submitted to several biomonitored fractionating processes and an active mixture of meroterpenes identified guajadial, psidial A and its isomers as active principles. All samples (crude extract and enriched fractions) were evaluated in vitro for cytotoxic activity against ten human cancer lines (donated by National Cancer Institute, USA): K562 (leukemia), MCF-7 (breast), NCI/ADR-RES (resistant ovarian cancer), NCI-H460 (lung), UACC62 (melanoma), PC-3 (prostate), HT-29 (colon), OVCAR-03 (ovary), U251 (glioma) and 786-0 (kidney). Meroterpenes enriched fraction was evaluated in vivo in the Solid Ehrlich Tumor, in Balb/C mice, and significantly reduced tumor growth. Besides antitumoral activity, macroscopic analysis of uterus showed increased size and weight in comparison to both negative (vehicle) and positive (doxorubicin) control groups. The molecules of guajadial and psidial A display similar physicochemical properties to estradiol and tamoxifen and in silico molecular docking studies suggest that both molecules bind to the estrogen-binding site of ERs analogously to tamoxifen. The ability to reduce breast cancer tumor growth and stimulate the uterus suggests that guajadial and psidial A may act as phytoestrogens, giving insights for a mechanism of action similar to tamoxifen, acting as SERMs (Selective Estrogen Receptor Modulators), having both agonist and antagonist tissue-specific activities / Mestrado / Histologia / Mestre em Biologia Celular e Estrutural

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Orientador: Ana Carolina Gomes Jardim / Resumo: Nas últimas décadas, diversos vírus que tinham sua ocorrência limitada a pequenas regiões se espalharam pelo globo, causando epidemias e preocupação entre as autoridades de saúde. Apesar dos inúmeros avanços no tratamento das infecções virais, vários destes vírus ainda não possuem tratamento especifico e eficaz. Adicionalmente, a alta taxa de resistência e o surgimento de novas mutações, torna a busca por novos antivirais desafiadora e de extrema importância. Desta forma, o presente trabalho teve como objetivo investigar a atividade antiviral de compostos de origem natural ou sintética contra os vírus da Chikungunya (CHIKV) e Enterovirus A71 (EV-A71). Contra o CHIKV, 48.750 compostos sintéticos foram inicialmente avaliados in silico por docking molecular, dos quais 12 compostos demonstraram apresentar interação com a região de ligação a ADP-ribose do dominío macro da proteína viral não estrutural 3 (nsP3), e foram selecionados para ensaios in vitro. Ensaios de viabilidade celular foram realizados para determinar a máxima concentração não tóxica de cada composto, que foi utilizada nos ensaios anti-CHIKV em células de hepatocarcimona humano Huh-7, transfectadas com os replicons subgenômicos do CHIKV. Os resultados demonstraram que os compostos C5 e C13 na concentração de 20 µM inibiram 53 e 76% da replicação do CHIKV em células Huh-7, respectivamente. Contra o EV-A71, 6 proteínas isoladas da peçonha de serpentes foram testadas em concentrações não tóxicas em células Vero infect... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: In the last decades, several viruses that had their occurrence limited to small regions spread through the globe, causing epidemics and concern among health authorities. Despite the numerous advances in the treatment of viral infections, several of these viruses have no specific and effective treatment yet. In addition, the high rate of resistance and the emergence of new mutations, makes the search for new antivirals challenging and extremely important. The present work aimed to investigate the antiviral activity of compounds from natural or synthetic origin against Chikungunya virus (CHIKV) and Enterovirus A71 (EV-A71). Against CHIKV, 48,750 synthetic compounds were initially evaluated in silico by molecular docking, of which 12 compounds demonstrated to be interacting with the ADP-ribose binding region of viral non- structural protein 3 (nsP3) macro domain and were selected for in vitro assays. Cell viability assays were performed to determine the maximum non-toxic concentration of each compound and used in anti-CHIKV assays in human hepatocarcinoma cells (Huh-7) transiently transfected with the CHIKV subgenomics replicons. The results demonstrated that the C5 and C13 compounds at 20 µM inhibited 53 and 76% of CHIKV replication in Huh-7 cells, respectively. Against EV-A71, 6 proteins isolated from snake venom were tested at non-toxic concentrations in infected Vero cells, and the virucidal, protective and anti-EV-A71 replication activity was evaluated. From the tested toxi... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

La nécroptose est une mort cellulaire régulée impliquée dans les pathologies inflammatoires, ischémiques et dégénératives. RIPK1 serait une cible thérapeutique intéressante car son activité kinase serait à l’origine de leur initiation ou aggravation. Nous avons caractérisé les effets biologiques de deux nouveaux inhibiteurs de RIPK1. La sibiriline protège les souris d’une hépatite autoimmune et 6E11 protège les cellules endothéliales de l’aorte de la mort par ischémie froide/réoxygénation, suggérant des propriétés intéressantes pour ces inhibiteurs. Ces composés diffèrent par leur mode d’action, d’interaction et de sélectivité, et restent à optimiser en vue d’une utilisation thérapeutique. / Necroptosis is a regulated cell death pathway involved in inflammatory, ischemic or degenerative diseases. RIPK1 would be an interesting therapeutic target since its kinase activity is probably responsible of their initiation or aggravation. We have characterized the biological effects of two new RIPK1 inhibitors. Sibirilin protects mice from autoimmune hepatitis and 6E11 protects endothelial aortic cells from death due to cold ischemia/reoxygenation, suggesting interesting properties for these inhibitors. These compounds differ in their mode of action, interaction and selectivity, and still need to be optimized for therapeutic use.

As estruturas e propriedades biológicas das amidas piplartina e a piperina, isoladas respectivamente de Piper tuberculatum e P. nigrum, inspiraram a síntese de 89 derivados e 7 esters estruturalmente relacionadas. As preparações envolveram metodologias tradicionais e os compostos purificados tiveram suas estruturas caracterizadas por análises espectroscópicas e espectrométricas. Os estudos de fragmentação por IE e IES indicaram a clivagem preferencial da ligação N-CO no caso das cinamamidas, dienamidas e cinamimidas. Estudos computacionais envolvendo afinidade protônica e energias de ligação confirmaram a fragmentação preferencial da ligação amídica para as amidas. A citotoxicidade de 89 substâncias foi avaliada contra três células leucêmicas (K562, Nalm6 e Raji) e a partir dos valores de IC50 foram realizados estudos de relação estrutura-atividade (SAR). As linhagens K562 e a Nalm6 foram a mais resistente e vulnerável, respectivamente, e as amidas piplartina (1a), N-Ciclohexil-N-(ciclohexilcarbamoil)-3-(3,4,5-trimetoxifenil)propanamida (1n), e (E)-N,N-dibutil-3-(3,4-dimetoxifenil)acrilamida (13h) foram as mais ativas com IC50 de 0,34 µM; 0,84 µM e 1,88 µM contra K562 e (E)-N-ciclohexil-N-(ciclohexilcarbamoil)-3-(3,4-dimetoxifenil)acrylamida (13i) com IC50 de 0,98 µM contra Nalm6. A avaliação de atividade leishmanicida de 18 substâncias não se mostrou promissora. As abordagens qualitativas e quantitativas foram feitas baseadas nos descritores moleculares gerados pelo programa VolSurf+. A partir de métodos quimiométricos tais com PLS, algoritmo genético, árvores de decisão foi possível gerar modelos para correlacionar às propriedades moleculares com a atividade biológica. As propriedades de absorção, distribuição, metabolismo e excreção e os equilíbrios entres as regiões hidrofílicas e hidrofóbicas foram importantes para atividade citotóxica. O estudo de ancoragem molecular mostrou que as amidas (E)-N,N-dibutil-3-(3,4,5-trimetoxifenil)acrilamida (1l), 1n, (E)-3-(4-clorofenil)-N-ciclohexil-N-(ciclohexilcarbamoil)acrilamida (5a), 13h e 13i podem atuar como inibidores das histonas desacetilases particularmente HDAC4 e HDAC8. / The structures and biological properties of the amides piplartine and piperine isolated from Piper tuberculatum and P. nigrum respectively, inspired the synthesis of derivatives 89 and 7 esters structurally related. Their preparations were achieved using classical procedures and the purified amides were submitted to spectroscopic and spectrometric characterization. The study of fragmentation process by EI and ESI suggested the preferential cleavage of the N-CO bond of cinnamamides, dienamides and cinnamimides. The cytotoxicity of 89 compounds was evaluated against three leukemic cells (K562, Nalm6 and Raji) and based on IC50 values the structure-activity relationship (SAR) was performed. While the K562 and Nalm6 cells were the more resistant and more sensitive, respectively, the amides piplartine (1a), N-cyclohexyl-N-(ciclohexylcarbamoyl)-3-(3,4,5-trimethoxyphenyl)propanamide (1n) and (E)-N,N-dibutyl-3-(3,4-dimethoxyphenyl)acrylamide (13h) were in general the most active with IC50 of 0.34 µM, 0.84 µM and 1.88 µM against K562 and (E)-N-cyclohexyl-N-(ciclohexylcarbamoyl)-3-(3,4-dimethoxyphenyl)acrylamide (13i) with IC50 of 0.98 µM against Nalm6. The evaluation of leishmanicidal activity of 18 substances was also performed but was not promising. Qualitative and quantitative approaches were made based on molecular descriptors generated by VolSurf+ program. The chemometric methods such as PLS, genetic algorithm, decision trees generated models to correlate molecular properties with the biological activity. The absorption, distribution, metabolism and excretion properties and a balance between hydrophilic and hydrophobic moieties of the amides were important for an optimized activity. The molecular docking revealed that amides such as (E)-N,N-dibutyl-3-(3,4,5-trimethoxyphenyl)acrylamide (1l), 1n, (E)-3-(4-chlorophenyl)-N-cyclohexil-N-(cyclohexylcarbamoyl)acrylamide (5a), 13h and 13i have potential to act as possible inhibitors of histone deacetylase proteins particularly HDAC4 and HDAC8.

As metaloproteinases de matriz (MMP) são enzimas superexpressas em quase todos os tumores humanos, sendo que os subtipos MMP-2 e MMP-9 têm sido associados ao potencial metastático e prognóstico desfavorável em neoplasias malignas como, por exemplo, melanoma metastático e glioma. Compostos capazes de inibir a atividade destas enzimas podem representar potenciais agentes terapêuticos. O composto 4-nerolidilcatecol (4-NC), isolado de plantas do gênero Pothomorphe, apresentou resultados promissores para o tratamento do melanoma e glioma e foi capaz de atuar em várias etapas bioquímicas importantes envolvidas na progressão dessas patologias, inclusive inibindo MMP-2 e MMP-9. No entanto, o mecanismo de ação do 4-NC não está completamente elucidado. O presente estudo envolveu a aplicação de métodos de modelagem molecular e de formalismos do planejamento de novas moléculas auxiliado por computador, CAMD (Computer-Aided Molecular Design) a fim de explorar a interação entre esta molécula e as enzimas MMP-2 e MMP-9, além de planejar novos inibidores para estes alvos. Análise exploratória de dados, que compreende a análise de agrupamentos hierárquicos e de componentes principais. foi desenvolvida para um conjunto de hidroxamatos (N=64) descritos como inibidores de MMP-2 e MMP-9, a fim de identificar as propriedades moleculares que mais influenciavam o processo de discriminação dos compostos. As propriedades termodinâmicas, eletrônicas e estéricas foram importantes para descrever os compostos mais ativos no conjunto de dados da MMP-2. Para a MMP-9, o coeficiente de distribuição (ClogD) em pH 1,5 foi relevante no processo de discriminação do conjunto. A presença de substituintes volumosos na porção R3 parece ser crucial para o conjunto de inibidores investigados. Esta região está envolvida em interações moleculares com a cavidade S1 de ambas as enzimas, mas há um limite de volume a ser considerado para estes substituintes. O formalismo QSAR-4D independente do receptor (IR) foi aplicado ao mesmo conjunto de dados e permitiu estabelecer o mapeamento do farmacóforo, além de explorar diferentes alinhamentos para a obtenção da hipótese de conformação bioativa prevista pelo melhor modelo de QSAR. OS modelos QSAR apresentaram boa capacidade de previsão, auxiliaram na proposição de novos inibidores e estimaram a atividade do 4-NC. Com o melhor modelo QSAR para MMP-9 (N=64), a atividade prevista para o 4-NC foi classificada na faixa dos inibidores com atividade moderada. Entretanto, o melhor modelo QSAR obtido para MMP-2 (N=38) não foi capaz de prever, de forma adequada, a atividade de compostos com arcabouço químico diferente daqueles utilizados na construção dos modelos. Estudos de ancoramento molecular foram desenvolvidos para investigar a orientação do 4-NC no sitio catalítico das duas enzimas e as interações que poderiam ser estabelecidas nestes complexos. Duas conformações favoráveis foram encontradas. Simulações computacionais de dinâmica molecular foram desenvolvidas com os complexos mais promissores selecionados nos estudos de ancoramento, a fim de obter informações mais detalhadas e de maior confiabilidade. sobre suas interações intermoleculares. O 4-NC tende a se orientar no sítio de forma a acomodar sua cadeia lateral no bolso S1 adjacente ao sítio catalítico em ambas as enzimas. Ensaios de zimografia também foram realizados com o objetivo de elucidar possíveis contribuições da cadeia lateral e do núcleo catecólico do 4-NC na atividade inibitória frente às enzimas em estudo. O núcleo catecólico parece ser o responsável por sua atividade, pois o composto 1,2dimetoxibenzeno, que possui as hidroxilas bloqueadas por grupos metil, não foi capaz de exercer atividade inibitória significante frente à MMP-2 e MMP-9. Estudos de voltametria reforçaram a hipótese de que o 4-NC tem a capacidade de quelar os íons zinco presentes no tampão de incubação. / Matrix metalloproteinases (MMP) enzymes are overexpressed in almost all human tumors, and MMP-2 and MMP-9 subtypes have been associated with metastatic potential and poor prognosis in malignant tumors, such as metastatic melanoma and glioma. Compounds capable of inhibiting the activity of theses enzymes would be considered as potential therapeutic agents. The 4-nerolidylcatechol compound (4-NC), isolated from plants of genus Pothomorphe, has showed promising results in the treatment of melanoma and glioma, and was able to act in several important biochemical steps involved in the progression of these diseases, as well as inhibiting MMP-2 and MMP-9. However, the 4-NC mechanism of action is not completely understood. This study has involved the application of molecular modeling methods and formalisms of computer-aided molecular design (CAMD) in order to explore the interaction between 4-NC and MMP-2/MMP-9, and to design new inhibitors for these targets. Exploratory data analysis, which comprises hierarchical cluster analysis and principal components analysis, was performed to a set of hydroxamates (N=64). previously reported as MMP-2 and MMP-9 inhibitors, in order lo identify the molecular properties that is most critical for the discrimination process regarding the investigated compounds. The thermodynamic, electronic, and steric properties were: quite important to describe the highly active compounds in the data set of MMP-2, whereas the apparent partition coefficient (ClogD) at pH 1.5 was the property more relevant for MMP-9 data set. The presence of bulky substituents on the R3 moiety seems to be crucial for this set of inhibitors due to the molecular interaction with the S1 subsite of both enzymes. However, there is a limit regarding the substituents volume in this region. Receptor independent (RI) 4D-QSAR analysis was applied lo the same data set and it was possible to establish the pharmacophore mapping, besides to explore different alignments in order to generate the hypothesized bioactive conformation through the best QSAR model. The QSAR models have presented good predictability, assisted in proposing new inhibitors, and estimated the activity of 4-NC. Regarding the best QSAR model for MMP-9 (N=64), the 4-NC predicted activity was classified in the range of the moderate active inhibitors. The best QSAR model obtained for MMP-2 (N=38), however was not able to properly predict the activity for compounds with different chemical scaffold from those used to build up the QSAR model. Molecular docking studies have been developed to investigate the 4-NC binding mode into the catalytic site of the two enzymes and the interactions that could be established in those complexes. The results have shown two favorable conformers regarding the MMP inhibition. Molecular dynamics computational simulation were combined to molecular docking studies in order to obtain more detailed and reliable information regarding the intermolecular interactions of each complex. The 4-NC molecule tends to accommodate the side chain in the S1 pocket adjacent to the catalytic site in both enzymes. Experimental zymography assays were also performed to elucidate the possible contribution of the side chain and the catechol core in the 4-NC inhibitory activity against the MMP-2 and MMP-9 enzymes. The catechol core seems to be responsible for its activity, since the 1,2 dimethoxybenzene compound, which has the hydroxyl blocked by a methyl group, was not able to exert any significant inhibition on enzymes. Voltametric assays confirmed the hypothesis that 4-NC chelates zinc ions present in the incubation buffer.

Uma etapa essencial no ciclo de vida do vírus HIV é a integração do DNA viral no cromossomo hospedeiro. Essa etapa é catalisada pela enzima integrase (IN) de 32-kDa. HIV-1 IN é um importante e validado alvo, e as drogas que inibem seletivamente a enzima, quando utilizadas em combinação com os inibidores da transcriptase reversa (RT) e protease (PR), são consideradas altamente eficazes em suprimir a replicação viral. IN catalisa dois processos enzimáticos designados por 3\' processamento e transferência de DNA. Agentes ativos contra integrase, inibindo a etapa de transferência da vertente já estão em fase clínica. O fármaco Raltegravir® é o primeiro nesta nova classe. Os ensaios clínicos no tratamento em novos pacientes têm uma atividade anti-retroviral potente e bem tolerado. Dada a sua potência, segurança e novo mecanismo de ação, os inibidores da integrase representam um importante avanço terapêutico contra o HIV-1. Na presente tese de doutorado, foram realizados estudos quimiométricos utilizando descritores teóricos e QSAR bi- (2D) e tridimensionais (3D) empregando, respectivamente, as técnicas holograma QSAR (HQSAR) e a análise comparativa dos campos moleculares (CoMFA), visando à geração de modelos preditivos para um conjunto de inibidores da integrase do vírus HIV-1. Modelos de QSAR com boa consistência interna, habilidade preditiva e estabilidade foram obtidos em todos os casos. Os modelos gerados, associados às informações obtidas pelos mapas de contribuição 2D e de contorno 3D, são guias químico-medicinais úteis no planejamento de novos inibidores mais potentes e seletivos da integrase do HIV-1. / An essential step in the HIV life cycle is integration of the viral DNA into the host chromosome. This step is catalyzed by a 32-kDa viral enzyme HIV integrase (IN). HIV-1 IN is an important and validated target, and the drugs that selectively inhibit this enzyme, when used in combination with reverse transcriptase (RT) and protease (PR) inhibitors, are believed to be highly effective in suppressing the viral replication. IN catalyzes two discrete enzymatic processes referred as 3\' processing and DNA strand transfer. Agents active against HIV-1, which target the viral integrase by inhibiting the strand transfer step of integration, have now initialized the clinical trials. The Raltegravir® is the first drug in this new class. Clinical trials in treatment-experienced and in treatment-naive patients have shown that raltegravir-containing regimens have potent antiretroviral activity and are well tolerated. Given their potency, safety and novel mechanism of action, integrase inhibitors represent an important advance in HIV-1 therapy. In the present thesis, Bi- and Tridimensional Quantitative Structure-Activity Relationship (QSAR) studies were performed applying chemometric methods based on theoretical descriptors, Comparative Molecular Field Analysis (CoMFA) and Holograma QSAR (HQSAR) techniques, aiming to generate predictive models for a large set of HIV-1 IN inhibitors. QSAR models presenting good internal consistency, predictive power and stability were obtained in all cases. The final models along with the information resulted by 2D contribution and 3D contour maps should be useful in the design of new inhibitors with increased potency and selective within the chemical diversity of the data.