Orientadores: Yuji Takahata, Rogerio Custodio / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-14T14:03:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Oliveira_KesleyMoraesGodinhode_D.pdf: 5766531 bytes, checksum: 5d60e17b9a5062a054d9bb7de66054f4 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: O objeto de estudo desta tese é a forma mais severa e letal de Leishmaniose: a Leishmaniose Visceral, LV, cujo principal agente etiológico é a espécie Leishmania donovani. O objetivo deste trabalho é o desenvolvimento de modelos Quantitativos das Relações Estrutura-Atividade para duas séries de compostos com atividade antileishmaniose contra formas amastigotas de Leishmania donovani. A primeira série envolve vinte e um análogos de nucleosídeos pirazolo-pirimidínicos e a segunda série compreende oito antifúngicos. Para garantir a robustez dos modelos, além dos compostos que compõem as respectivas séries, foram selecionadas moléculas com conhecida atividade contra LV para compor um conjunto de teste e avaliar a capacidade de previsão dos respectivos modelos. Para a série dos nucleosídeos foram desenvolvidos modelos de regressão logística e árvore de classificação. Em ambas as abordagens os descritores Mor26v e o GAP(HOMO, HOMO-1) se mostraram relevantes para a explicação da atividade leishmanicida destes compostos. O modelo de regressão logística atingiu 90,5% para acurácia de classificação para o conjunto de trabalho e 58% para o conjunto de teste após a análise do domínio de aplicabilidade do modelo. O modelo para árvore de classificação alcançou 95% para acurácia de classificação para o conjunto de trabalho e 83% para o conjunto de teste. Para a série dos antifúngicos foi utilizado um modelo de regressão linear múltipla onde a energia eletrônica e a área da superfície polar se mostraram importantes para a atividade leishmanicida da série. Os valores previstos exibem 98% de correlação com os valores experimentais. Os valores encontrados para o conjunto de teste também estão de acordo com a literatura. Finalmente, novos compostos foram propostos para síntese e avaliação da atividade leishmanicida. / Abstract: The object of study of this thesis is the most severe and lethal form of leishmaniasis: visceral leishmaniasis, LV, whose main etiological agent is the species Leishmania donovani. The goal of this work is the development of Quantitative Structure-Activity Relationship models for two series of compounds presenting antileishmanial activity against amastigotes of Leishmania donovani. The first series includes twenty-one analogues of pyrazolo-pyrimidine nucleosides and the second series comprises eight antifungals. To ensure the robustness of the models, in addition to the compounds that make up their series, molecules with known activity against LV were selected to compose a testset and evaluate the predictive power of their models. For the series of nucleosides logistic regression models and tree classification were developed. In both approaches, the Mor26v and GAP(HOMO, HOMO-1) descriptors were relevant to explain the leishmanicidal activity of these compounds. The logistic regression model reached 90.5% for classification accuracy to the workingset and 58% for testset after analysis of the domain of applicability of the model. The classification tree model reached 95% for classification accuracy of the workingset and 86% for the testset. A multiple linear regression model was applied to the series of antifungal agents. The electron energy and polar surface area were important for the leishmanicidal activity of this series. The predicted values showed 98% of correlation with the experimental values. The values found for the testset are also in agreement with the literature. Finally, new compounds were proposed for synthesis and evaluation of leishmanicidal activity. / Doutorado / Físico-Química / Doutor em Ciências

Organismos marinhos são reconhecidos como um rico reservatório de produtos naturais com estruturas moleculares excepcionais. Neste contexto, cianobactérias e fungos endofíticos emergiram como uma fonte promissora de substâncias bioativas. O objetivo deste trabalho foi buscar por substâncias biologicamente ativas a partir de linhagem de cianobactérias marinhas coletadas em Ubatuba, litoral do estado de São Paulo (Brasil) e explorar o potencial biossintético do fungo Trichoderma atroviride (endófito isolado da alga marinha Bostrychia tenella, coletada nos costões rochosos da Praia de Fortaleza, Ubatuba, SP) por meio do cultivo misto com a linhagem de cianobactéria Geitlerinema sp CENA556. Inicialmente, cinco espécies de cianobactérias marinhas foram isoladas a partir da amostra coletada no litoral de São Paulo e então caracterizadas filogeneticamente. As linhagem codificadas como Geitlerinema sp CENA552 e Geitlerinema sp CENA556 foram cultivadas em meio mimetizando água do mar e em seguida extraídas com uma mistura de CH2Cl2/ MeOH (2:1) e em seguida AcOEt. O extrato concentrado foi particionado em fração hexano e fração MeOH/H2O (95: 5). Quatro substâncias conhecidas foram identificadas a partir da fração hexânica do extrato da linhagem Geitlerinema sp CENA552 por análises de CG-EM: 2-hexil,1-decanol, 3-octadeceno, neoftadieno e palmitato de metila . A partir da fração hexânica do extrato da linhagem Geitlerinema sp CENA556, foram identificados: dodecanal, 8-heptadeceno, palmitaldeído, neoftadieno, fitol, palmitoleato de metila, 7-hexadecenoato de metila e 9-hexadecenoato de metila. Sete substâncias foram isoladas por CLAE-DAD semipreparativa a partir da fração MeOH/H2O (95: 5) do extrato da linhagem Geitlerinema sp CENA556 e identificadas por análises de espectroscopia de RMN e espectrometria de AR-EM. Entre elas, cinco nucleosídeos conhecidos isolados pela primeira vez em cianobactérias: 2\'-deoxiuridina, timidina, adenosina, 2\'-deoxiadenosina e uridina. Além disso, dois aminoácidos: D-leucina e L-fenilalanina. O fungo Trichoderma atroviride foi cultivado isoladamente em meio arroz e Czapek e os cultivos mistos entre o fungo e a cianobactéria (linhagem Geitlerinema sp CENA556) foram realizados utilizando os mesmos meios de cultura. Os extratos CH2Cl2/ MeOH (2:1) e AcOEt reunidos provenientes do cultivo misto em meio Czapeck do fungo T. atroviride e da cianobactéria Gleiterinema sp CENA556 mostrou diferença significativa na produção de metabólitos quando comparado ao extrato do fungo e da cianobactérias cultivados individualmente. Quatro sideróforos tipo catecol foram isolados da fração MeOH/H2O (95: 5) deste extrato: agrobactina, agrobactina A, fotobactina e uma substância inédita. Agrobactina, a substância majoritária, mostrou atividade antibacteriana substancial frente a P. mirabilis, E. coli, S. saprophyticus, S. aureus e P. aeruginosa. Assim, a cianobactéria brasileira estudada Geitlerinema sp CENA556 mostrou-se promissora para o isolamento de nucleosídeos com atividade biológica. Além disso, o fungo T. atroviride provou ser uma fonte prolífica de sideróforos antimicrobianos obtidos por eliciação biológica com a cyanobactéria Geitlerinema sp CENA556. / Marine organisms are recognized as a rich reservoir of natural products with exceptional molecular structures. In this context, cyanobacteria and endophytic fungi has emerged as source of promising bioactive compounds. The aim of this work was to look for biologically active compounds from the marine cyanobacteria strains, collected in Ubatuba, coast of the São Paulo state (Brazil), and to explore the biosynthetic potential of the fungus Trichoderma atroviride (endophyte isolated from marine seaweed Bostrychia tenella, collected in the rocky Shore of Praia de Fortaleza, Ubatuba, SP) by coculture with the cyanobacteria strain Geitlerinema sp CENA556. Initially, five species of marine cyanobacteria were isolated from the sample collected at the coast of São Paulo, and then characterized phylogenetically. Among them, the strains coded as Geitlerinema sp CENA552 and Geitlerinema sp CENA556 were cultured in mimicking seawater medium and extracted with a mix of CH2Cl2/ MeOH (2:1), and then EtOAc. The concentrated extract was partitioned into hexane fraction and MeOH/H2O (95: 5) fraction. Four known compounds were identified from the hexane fraction of the Geitlerinema sp CENA552 extract by GC-MS analysis: 2-hexyl-1-decanol, 3-octadecene, neophytadiene, and methyl palmitate. Similarly, the compounds dodecanal, 8-heptadecene, palmitaldehyde, neophytadiene, phytol, methyl palmitoleate, methyl 7-hexadecenoate, and methyl 9-hexadecenoate were identified from the hexane fraction of the Geitlerinema sp CENA556 extract. Starting of MeOH/H2O (95: 5) fraction of Geitlerinema sp CENA556 extract, seven compounds were isolated by semi preparative HPLC-PDA and identified by NMR spectroscopy and HR-MS analysis. Among them, five known nucleosides first isolated from cyanobacteria: 2\'-deoxyuridine, thymidine, adenosine, 2\'-deoxyadenosine, and uridine. Also two amino acids: D-leucine and L-phenylalanine. Trichoderma atroviride was grown alone in rice and Czapeck media and the coculture between the fungus and the cyanobacteria (Geitlerinema sp CENA556) were performed using the same media. The CH2Cl2/ MeOH (2:1) and EtOAc pooled extract from the coculture of the fungus T. atroviride and the cyanobacteria Gleiterinema sp CENA556 in Czapek medium shows significant difference in the metabolites production when compared to individually cultured fungus and cyanobacteria. Four catechol type siderophores were isolated from MeOH/H2O (95: 5) fraction of this extract: agrobactin, agrobactin A, photobactin and one novel compound. Agrobactin, the major compound, showed substantial antibacterial activity against P. mirabilis, E. coli, S. saprophyticus, S. aureus and P. aeruginosa. Thus, the studied brazilian cyanobacteria Geitlerinema sp appeared to be promising for isolation of nucleosides with biological activity. Furthermore, the fungus T. atroviride proved to be a prolific source of antibacterial siderophores obtained by biological elicitation with the cyanobacteria Geitlerinema sp CENA556.

As peçonhas de artrópodos são ricas fontes de neurotoxinas, verdadeiras ferramentas moleculares com ação seletiva e específica sobre o Sistema Nervoso Central (SNC) de mamíferos, e de grande relevância clínico-científica. Demonstramos recentemente que a peçonha de P. bistriata, quando injetada por via intracerebroventricular (i.c.v.), desencadeava crises convulsivas em ratos, um indício da existência de neurotoxinas pró-convulsivantes na peçonha dessa aranha. O grupo do Prof. Dr. Joaquim Coutinho-Netto isolou da peçonha dessa aranha várias neurotoxinas, dentre as quais uma denominada PbTx 2.2.1, que possui a capacidade de inibir a captação do neurotransmissor GABA em sinaptosomas corticais de ratos (in vitro), uma ação considerada como potencialmente anticonvulsivante. As frações PbTx 2.2.1 e 1.2.3 protegem retinas de ratos após isquêmia. Mas, não se testou o efeito anticonvulsivante dessa fração em experimentos in vivo. O presente trabalho teve dois objetivos: 1- Propor um método cromatográfico para isolar da peçonha de aranhas, neurotoxinas pró-convulsivantes não protéicas e de baixo peso molecular. Isolar e caracterizar parcialmente estas neurotoxinas da peçonha da aranha P.bistriata; 2- verificar se a fração PbTx 2.2.1 possui efeito anticonvulsivante in vivo. O isolamento da peçonha de P. bistriata, realizado com filtração em gel (Sephadex G-50 e G-25), cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE) (colunas de fase reversa e troca catiônica), e CLAE-acoplado a espectrometria de massa (CLAE-MS) produziu uma fração (fração 7) e um subcomponente (fração 7.1) com atividade pró-convulsivante, após injeção i.c.v. Tal fração apresenta características típicas de ácidos nucléicos. Confirmou-se, através de ressonância magnética nuclear (RMN) que o constituinte majoritário desta fração é o nucleosídeo inosina. O método cromatográfico mostrou-se muito lento. Uma outra fração (fração 6) da mesma peçonha inibiu as crises causadas por bicuculina i.c.v., ao passo que a fração 1 apresentou atividade de fosfatase ácida e alcalina. A injeção i.c.v. da fração PbTx 2.2.1, 20 min antes do convulsivante bicuculina também i.c.v., bloqueou as crises convulsivas em 71,4% dos animais, o que caracteriza um efeito anticonvulsivante in vivo desta fração. Conclui-se que: 1- A peçonha de P. bistriata possui, dentre muitas, uma fração (fração 7) com efeito pró-convulsivante quando injetada i.c.v. em ratos. Nesta fração, aparentemente o composto majoritário é o nucleosídeo inosina. A peçonha da mesma aranha possui também uma fração com atividade anticonvulsivante (fração 6) e outra com atividade de fosfatase ácida e alcalina (fração 1). 2- o método cromatográfico proposto pode ser otimizado talvez pelo uso de ultrafiltração; 3- a fração PbTx 2.2.1 apresenta efeito anticonvulsivante in vivo no modelo de indução de crises por injeção i.c.v. de bicuculina. / Arthropod venoms are rich sources of neurotoxins, molecular tools with selective and specific actions over the mamalian central nervous system with great clinical and scientific importance. Previous work of our laboratory showed that the spider venom of Parawixia bistriata, when injected by intracerebroventricular (i.c.v.) route, induced convulsive seizures in rats, a sign of convulsant neurotoxins. The group of Professor Joaquim Coutinho-Netto isolated from this spider venom a neurotoxin called PbTx 2.2.1 which is a GABA transporter inhibitor in the rat cortical synaptosomal preparation (in vitro), a potencially anticonvulsant property. The fractions PbTx 2.2.1 and 1.2.3 protected retinal cells against isquemy. But, it has not been tested if the PbTx 2.2.1 fraction also has an in vivo anticonvulsant action. Present work has two objectives: 1- to propose a chromatographic methodology to isolate non-proteic low molecular weigh convulsant neurotoxins from spider venoms. Isolate and partially characterize these neurotoxins from P. bistriata venom; 2- test if PbTx 2.2.1 has in vivo anticonvulsant effect. Biochemical venom isolation by gel filtration (Sephadex G-50 and G-25), reverse phase and cationic exchange in high pressure liquid cromatography (HPLC) and also HPLC coupled to mass spectrometry (HPLC-MS), has pointed that the P. bistriata spider venom has a fraction (fraction 7) and a subfraction (7.1) with convulsant activity when injected i.c.v. in rats. Fraction 7 has nucleosidic characteristics. Nuclear magnetic ressonance (NMR) has showed that the principal component of this fraction is the nucleoside iosine. An other fraction (fraction 6) isolated from the same venom, inhibited seizures induced by i.c.v. bicuculine and the fraction 1 showed acid and basic phosphatase activity PbTx 2.2.1, when injected i.c.v. 20 min prior to the convulsant bicuculline (i.c.v.), has blocked seizures in 71.4 % of the animals, what was considered an anticonvulsant effect. The conclusions are: 1- the spider venom of P. bistriata has a fraction (fraction 7) with convulsant action when injected i.c.v. in rats. The major component of this fraction is the nucleoside iosine. This spider venom also has another fraction (fraction 6) with anticonvulsant activity and one with acid and alcaline phosphatase (fraction 1); 2- the chomatographic methodology can be improved, perhaps by ultrafiltration methods; 3- the PbTx 2.2.1 fraction has anticonvulsant effect in vivo.

As peçonhas de artrópodos são ricas fontes de neurotoxinas, verdadeiras ferramentas moleculares com ação seletiva e específica sobre o Sistema Nervoso Central (SNC) de mamíferos, e de grande relevância clínico-científica. Demonstramos recentemente que a peçonha de P. bistriata, quando injetada por via intracerebroventricular (i.c.v.), desencadeava crises convulsivas em ratos, um indício da existência de neurotoxinas pró-convulsivantes na peçonha dessa aranha. O grupo do Prof. Dr. Joaquim Coutinho-Netto isolou da peçonha dessa aranha várias neurotoxinas, dentre as quais uma denominada PbTx 2.2.1, que possui a capacidade de inibir a captação do neurotransmissor GABA em sinaptosomas corticais de ratos (in vitro), uma ação considerada como potencialmente anticonvulsivante. As frações PbTx 2.2.1 e 1.2.3 protegem retinas de ratos após isquêmia. Mas, não se testou o efeito anticonvulsivante dessa fração em experimentos in vivo. O presente trabalho teve dois objetivos: 1- Propor um método cromatográfico para isolar da peçonha de aranhas, neurotoxinas pró-convulsivantes não protéicas e de baixo peso molecular. Isolar e caracterizar parcialmente estas neurotoxinas da peçonha da aranha P.bistriata; 2- verificar se a fração PbTx 2.2.1 possui efeito anticonvulsivante in vivo. O isolamento da peçonha de P. bistriata, realizado com filtração em gel (Sephadex G-50 e G-25), cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE) (colunas de fase reversa e troca catiônica), e CLAE-acoplado a espectrometria de massa (CLAE-MS) produziu uma fração (fração 7) e um subcomponente (fração 7.1) com atividade pró-convulsivante, após injeção i.c.v. Tal fração apresenta características típicas de ácidos nucléicos. Confirmou-se, através de ressonância magnética nuclear (RMN) que o constituinte majoritário desta fração é o nucleosídeo inosina. O método cromatográfico mostrou-se muito lento. Uma outra fração (fração 6) da mesma peçonha inibiu as crises causadas por bicuculina i.c.v., ao passo que a fração 1 apresentou atividade de fosfatase ácida e alcalina. A injeção i.c.v. da fração PbTx 2.2.1, 20 min antes do convulsivante bicuculina também i.c.v., bloqueou as crises convulsivas em 71,4% dos animais, o que caracteriza um efeito anticonvulsivante in vivo desta fração. Conclui-se que: 1- A peçonha de P. bistriata possui, dentre muitas, uma fração (fração 7) com efeito pró-convulsivante quando injetada i.c.v. em ratos. Nesta fração, aparentemente o composto majoritário é o nucleosídeo inosina. A peçonha da mesma aranha possui também uma fração com atividade anticonvulsivante (fração 6) e outra com atividade de fosfatase ácida e alcalina (fração 1). 2- o método cromatográfico proposto pode ser otimizado talvez pelo uso de ultrafiltração; 3- a fração PbTx 2.2.1 apresenta efeito anticonvulsivante in vivo no modelo de indução de crises por injeção i.c.v. de bicuculina. / Arthropod venoms are rich sources of neurotoxins, molecular tools with selective and specific actions over the mamalian central nervous system with great clinical and scientific importance. Previous work of our laboratory showed that the spider venom of Parawixia bistriata, when injected by intracerebroventricular (i.c.v.) route, induced convulsive seizures in rats, a sign of convulsant neurotoxins. The group of Professor Joaquim Coutinho-Netto isolated from this spider venom a neurotoxin called PbTx 2.2.1 which is a GABA transporter inhibitor in the rat cortical synaptosomal preparation (in vitro), a potencially anticonvulsant property. The fractions PbTx 2.2.1 and 1.2.3 protected retinal cells against isquemy. But, it has not been tested if the PbTx 2.2.1 fraction also has an in vivo anticonvulsant action. Present work has two objectives: 1- to propose a chromatographic methodology to isolate non-proteic low molecular weigh convulsant neurotoxins from spider venoms. Isolate and partially characterize these neurotoxins from P. bistriata venom; 2- test if PbTx 2.2.1 has in vivo anticonvulsant effect. Biochemical venom isolation by gel filtration (Sephadex G-50 and G-25), reverse phase and cationic exchange in high pressure liquid cromatography (HPLC) and also HPLC coupled to mass spectrometry (HPLC-MS), has pointed that the P. bistriata spider venom has a fraction (fraction 7) and a subfraction (7.1) with convulsant activity when injected i.c.v. in rats. Fraction 7 has nucleosidic characteristics. Nuclear magnetic ressonance (NMR) has showed that the principal component of this fraction is the nucleoside iosine. An other fraction (fraction 6) isolated from the same venom, inhibited seizures induced by i.c.v. bicuculine and the fraction 1 showed acid and basic phosphatase activity PbTx 2.2.1, when injected i.c.v. 20 min prior to the convulsant bicuculline (i.c.v.), has blocked seizures in 71.4 % of the animals, what was considered an anticonvulsant effect. The conclusions are: 1- the spider venom of P. bistriata has a fraction (fraction 7) with convulsant action when injected i.c.v. in rats. The major component of this fraction is the nucleoside iosine. This spider venom also has another fraction (fraction 6) with anticonvulsant activity and one with acid and alcaline phosphatase (fraction 1); 2- the chomatographic methodology can be improved, perhaps by ultrafiltration methods; 3- the PbTx 2.2.1 fraction has anticonvulsant effect in vivo.

Orientador: Ana Valéria Colnaghi Simionato / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-24T11:07:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Buzatto_AdrianaZardini_M.pdf: 6706551 bytes, checksum: 371c3400224fcd4031972f241185d555 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: O câncer está entre as maiores causas de óbitos no mundo, porém, se a enfermidade for detectada no início, grande parte dos casos pode atingir a cura. Os nucleosídeos são moléculas originadas da degradação do RNA e suas concentrações em fluidos biológicos são alteradas na presença de tumores devido à maior taxa de replicação celular, portanto são potenciais biomarcadores tumorais. A investigação do perfil de tais metabólitos pode auxiliar no diagnóstico e no tratamento do câncer. Neste trabalho, um novo método para a análise de nucleosídeos em soro sanguíneo por eletroforese capilar (CE-UV) no modo cromatografia micelar eletrocinética capilar (MECK) foi desenvolvido e validado. O surfactante catiônico brometo de cetiltrimetilamônio (CTAB) foi empregado, com consequente inversão do fluxo eletrosmótico. Os analitos foram extraídos da matriz de soro sanguíneo através de extração em fase sólida (SPE) e um amplo estudo sobre estratégias de pré-concentração foi realizado para obtenção de limites de quantificação mais baixos e adequados. Sete padrões de nucleosídeos mais o padrão interno foram separados em c.a. 25 min sob as condições de análise otimizadas, i.e. eletrólito de corrida composto por ácido bórico 30 mmol/L, CTAB 50 mmol/L e metanol 10% (v/v) em pH 9,90; tensão de -10 kV; temperatura de 20°C; injeção hidrodinâmica a 50 mbar por 120 s seguida por aplicação 25 kV entre vials de eletrólito por 15 s; e capilar de sílica fundida com 50 µm de diâmetro interno e 56 cm de comprimento efetivo. Foram atingidas eficiências entre 4,3 ? 104 e 1,0 ? 105 e resolução mínima de 1,5. A metodologia foi validada em um pool de soro sanguíneo de indivíduos sadios e foram obtidos limites de quantificação entre 1,0 e 4,0 µmol/L, coeficientes de correlação linear entre 0,9801 e 0,9969 e precisões e exatidões menores que 20%. O método foi aplicado a amostras de 60 indivíduos sadios e 66 portadores de câncer de próstata e um estudo quimiométrico foi realizado para avaliação da potencialidade dos nucleosídeos como biomarcadores tumorais, com obtenção de especificidade acima de 90%. Tal metodologia, portanto, pode ser empregada em conjunto com as já bem estabelecidas para o diagnóstico do câncer de próstata / Abstract: Cancer is amongst the major causes of death worldwide, but, if the disease is detected early, most cases can be cured. Nucleosides are molecules originated from RNA degradation and their concentrations in biological fluids are altered during tumor development due to a higher rate of cell replication; therefore, they are putative tumor biomarkers. The investigation of the profile of such metabolites may aid in the diagnosis and treatment of cancer. In this work, a novel method for the analysis of nucleosides in blood serum by capillary electrophoresis (CE-UV) under micellar electrokinetic capillary chromatography (MECK) mode was developed and validated. The cationic surfactant cetyltrimethyl ammonium bromide (CTAB) was employed, with consequent reversal of the electrosmotic flow. The analytes were extracted from blood serum samples by solid phase extraction (SPE) and a wide study on pre-concentration strategies was accomplished in order to obtain lower and more adequate limits of quantification. Seven nucleoside standards plus the internal standard were separated within c.a. 25 min under the optimized conditions, i.e. electrolyte composed by 30 mmol/L boric acid, 50 mmol/L CTAB and 10% methanol (v/v) with pH 9,90; voltage of -10 kV; temperature of 20°C; hydrodynamic injection under 50 mbar for 120 s followed by 25 kV for 15 s between electrolyte vials; and fused silica capillary with 50 µm internal diameter and 56 cm of effective length. Efficiencies between 4.3 ? 104 and 1.0 ? 105 and a minimum resolution of 1.5 were achieved. The methodology was validated in a pool of blood serum samples from healthy individuals and limits of quantification between 1,0 and 4,0 µmol/L were obtained, as well as linear correlation coefficients between 0,9801 and 0,9969 and precision and accuracy lower than 20%. The method was applied to samples from 60 healthy individuals and 66 prostate cancer patients and a chemometric study was employed in order to evaluate the potentiality of the nucleosides as tumor biomarkers, with specificity higher than 90%. Therefore, this methodology may be applied in conjunction with those already established for prostate cancer diagnosis / Mestrado / Quimica Analitica / Mestra em Química

BARBOZA, F. M. Estudo das propriedades vibracionais do cristal de timidina em condições extremas de pressão e temperatura. 2017. 187 f. Tese (Doutorado em Física) – Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2017. / Submitted by Giordana Silva (giordana.nascimento@gmail.com) on 2017-04-17T18:08:44Z No. of bitstreams: 1 2017_tese_fmbarboza.pdf: 14915098 bytes, checksum: 92c70871f92588cea1807a2552402d46 (MD5) / Approved for entry into archive by Giordana Silva (giordana.nascimento@gmail.com) on 2017-04-17T18:09:44Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_tese_fmbarboza.pdf: 14915098 bytes, checksum: 92c70871f92588cea1807a2552402d46 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-17T18:09:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_tese_fmbarboza.pdf: 14915098 bytes, checksum: 92c70871f92588cea1807a2552402d46 (MD5) Previous issue date: 2017 / The unit of sugar and base connected by a N-β-glycosyl linkage is named a nucleoside. In the present work the nucleoside thymidine, whose molecular formula is C10N2O5H14, was studied by Raman spectroscopy, subjecting it extreme conditions of pressure and temperature, as well as X ray diffraction measurements. An auxiliary analysis of normal crystal vibration modes was performed using first principles calculations using the B3LYP functional together with the Gaussian bases 6-31G+(d) and potential energy distribution analysis (PED). These results, together with literature data and Raman spectroscopy measurements in several thymidine scattering geometries, allowed the identification of the various normal modes of crystal vibration. X-ray diffraction experiments were performed in the temperature range between 83 and 413 K. Experiments of Raman spectroscopy under extreme temperature conditions (20 to 380 K) were performed in the spectral range of 20 to 3400 cm-1. From the analysis of the results, it is possible to draw some conclusions. (i) The thymidine crystal remained stable throughout the investigated temperature range, indicating that the temperature effect is not sufficient to modify the hydrogen bonds present between the molecules in such a way as to modify the symmetry of the crystal. (ii) The material studied showed some slight changes in the vibrational spectra in the experiment performed at low temperatures, suggesting, if not a structural phase transition, at least some conformational modification of the thymidine molecules. Raman spectra of thymidine crystal were obtained for pressures up to 5.0 GPa in a diamond anvil cell. The results show the presence of anomaly in the Raman spectrum at pressures close to 3.0 GPa. This anomaly is characterized by disappearance of lattice modes, appearance of some internal modes, splitting of high wavenumbers modes, downshift of modes associated with hydrogen bonds, changes in the intensity of internal modes and discontinuities of the slopes of the wavenumbers versus pressure for several Raman modes. This set of modifications was interpreted as consequence of a phase transition undergone by thymidine close to 3.0 GPa. Further, decompression to atmospheric pressure generates the original Raman spectrum, showing that the pressure-induced phase transition undergone by thymidine crystals is reversible. A comparison with results on other nucleosides submitted to high pressure is also furnished. / Quando a pentose (glicose) e uma base nitrogenada unem-se por meio de uma ligação N-β glicosídica forma-se uma molécula denominada de nucleosídeo. No presente trabalho o nucleosídeo timidina, cuja fórmula molecular é C10N2O5H14, foi estudado através de espectroscopia Raman, submetendo-o a condições extremas de pressão e de temperatura, além de medidas de difração de raios X. Uma análise auxiliar a respeito dos modos normais de vibração do cristal foi realizada através de cálculos de primeiros princípios utilizando-se o funcional B3LYP em conjunto com as bases gaussianas 6-31G+(d) e análise de distribuição de energia potencial (PED). Esses resultados, juntamente com dados da literatura e medidas de espectrocopia Raman em diversas geometrias de esplalhamento na timidina permitiram uma identificação dos vários modos normais de vibração do cristal. Os experimentos por difração de raios X foram realizados no intervalo de temperatura entre 83 e 413 K. Experimentos de espectroscopia Raman sob condições extremas de temperatura (20 a 380 K) foram realizados no intervalo espectral compreendido entre 20 e 3400 cm-1. Da análise dos resultados, é possível tirar algumas conclusões. (i) O cristal de timidina manteve-se estável em todo o intervalo de temperatura investigado, indicando que o efeito de temperatura não é suficiente para modificar as ligações de hidrogênio presentes entre as moléculas de tal forma que haja modificação da simetria do cristal. (ii) O material estudado apresentou algumas leves mudanças nos espectros vibracionais no experimento realizado a baixas temperaturas, sugerindo, se não uma transição de fase estrutural, pelo menos alguma modificação conformacional das moléculas da timidina. Experimentos submetendo o cristal a pressões de até 5 GPa foram realizados utilizando-se uma célula de pressão a extremos de diamantes. Os resultados mostraram anomalias nos espectros Raman por volta de 3.0 GPa. Essas anomalias foram caracterizadas pelo desaparecimento de alguns modos de rede, surgimento de alguns modos internos, deslocamento para menores números de onda de modos associados a ligações de hidrogênio e descontinuidades dos coeficientes lineares de vários modos nos gráficos de número de onda em função da pressão. Essa série de modificações foram interpretadas como consequência de uma transição de fase sofrida pela timidina por volta de 3.0 GPa. Além disso, a descompressão da amostra até a pressão atmosférica mostrou que a transição de fase é reversível. Também fornecemos uma comparação com resultados de outros nucleosídeos submetidos a altas pressões.

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A DNA-like double stranded helix was prepared cocrystallizing lamivudine with fumaric acid. We have named it as lamivudine duplex III. When substituting maleic acid present in the first example of lamivudine duplex for its trans-stereoisomer, the formation of a DNA-mimicry is still observed but with changes in the crystal stoichiometry, nucleobase pairing pattern and duplex backbone. Lamivudine duplex III exhibits both base pairing motifs present in the antecedent duplexes. In this structure, there are four protonated lamivudine molecules paired in-plane with four neutral ones. These crystallographically independent base pairs are held together through three hydrogen bonds as occurs in lamivudine duplex I made up of cytosine-cytosine+ base pairing only. But, contrarily to the duplex I with pairing between neutral and cationic drug units only, the duplex III has one neutral 3TC=3TC pair in its asymmetric unit. These molecules are kept in contact through only two peripheral N―H•••O hydrogen bonds as in two of the three neutral lamivudine pairs of the second example of lamivudine duplex. In both structures, each neutral pair is face-to-face stacked on top of one another and face-to-tail stacked on bottom of another one. Even in agreement with its higher structural complexity, the duplex III is present with very puckering conformations besides the three different orientations of the OH moiety at C5’. Five-membered oxathiolane ring adopts three envelop puckering modes and two twist conformations. This is the first report of a twist pucker for lamivudine despite of the large number of reported crystal structures thereof. Another remarkable characteristic of the duplex III is in its fiber periphery. There are hydrogen bonds between the 5’-OH moieties of neighbor pairs pointing in the direction of the missing phosphodiester linkages that would covalently bond two adjacent monomers in the strand. Furthermore, the geometry of these interactions reveals the antiparallel orientation of each strand relative to one another into the nucleoside duplex backbone. Noteworthy similarities between the duplexes crystallizing together with either hydrogen maleate or hydrogen fumarate are their left handedness and the outline of surface grooves of similar depth. But, while all hydrogen maleate counterions are lodged on the grooves of the duplex I, some hydrogen fumarate units are also interacting with themselves into one-dimensional chain of counterions. The third example of unusual double-stranded helices of lamivudine strengthens the fact that nucleosides can self-aggregate into DNA-like duplexes even without the covalent phosphodiester linkages in fiber periphery. Besides that, the structure described here adds knowledge on lamivudine versatility to assemble DNA-mimicry in crystals. / A lamivudina (β-L-2',3'-dideoxy-3'-thiacytidine, 3TC) é um fármaco a base de nucleosídeos utilizado para o tratamento de SIDA e Hepatite B. A obtenção de estruturas do tipo dupla hélice de ácidos nucleicos com esse fármaco tem sido alvo de estudo. Recentemente foram reportadas duas estruturas cristalinas mimetizando DNA, formadas por pares de nucleosídeos empacotados em uma dupla hélice, mas sem ligações fosfodiéster na periferia da cadeia. Estas estruturas demonstraram que os nucleosídeos possuem informação química suficiente para a formação de estruturas dessa natureza mesmo com a ausência das ligações covalentes fosfodiéster. Neste trabalho um terceiro exemplo de uma estrutura contendo bases de nuclosídeos pareadas e sobrepostas helicoidalmente, mimetizando DNA, é reportado. Essa modificação cristalina foi preparada através da cocristalização da lamivudina com o ácido fumárico e a estrutura obtida foi denominada duplex III. Com a substituição do ácido maleico, presente no primeiro exemplo de dupla hélice de lamivudina, pelo seu estéreoisômero trans, o ácido fumárico, a formação de uma estrutura mimetizando o DNA também foi observada, porém, com diferenças na estequiometria do cristal, nos padrões de interação do pareamento das bases, assim como no esqueleto da dupla hélice. O pareamento das bases na duplex III de lamivudina possui padrões de interação semelhante a ambas estruturas precedentes. Na duplex III existem quatro pares parcialmente protonados, onde uma lamivudina protonada está pareada com outra neutra. Esse tipo de pareamento se dá através de três ligações de hidrogênio e é semelhante ao pareamento presente na estrutura da duplex I de lamivudina composto apenas por pares do tipo 3TC+≡3TC. Diferentemente da duplex I que possui exclusivamente pares parcialmente protonados, a duplex III possui também um par neutro do tipo 3TC=3TC na sua unidade assimétrica. O pareamento dessas bases é formado apenas por duas ligações de hidrogênio do tipo N―H•••O, semelhante a dois dos três pares neutros que constituem a duplex II de lamivudina. O empacotamento dos pares neutros na duplex III é semelhante ao da duplex II, cada par neutro empacota com uma padrão face a face com o par que o antecede e face a cauda com o par subsequente. Devido à grande complexidade estrutural da duplex III, temos uma maior variação nas conformações assumidas tanto pelo anel oxatiolano quanto pelo fragmento citosinico, assim como nas três orientações adotadas pelo grupo hidroxílico ligado ao carbono C5’. O anel oxatiolano de cinco membros, adota três diferentes conformações do tipo envelope e duas conformações do tipo cambaleante. Apesar de essas serem as primeiras estruturas reportadas com conformações do tipo cambaleante para a lamivudina, esse tipo de conformação é comum para várias outras estruturas cristalinas. Outra característica que merece destaque na estrutura obtida da duplex III está nos padrões de interação presentes na periferia da dupla hélice. Nota-se a presença de ligações de hidrogênio entre os grupos 5’-OH de pares vizinhos, que ocorrem na direção onde as ligações fosfodiéster deveriam existir entre dois monômeros adjacentes. Além disso, a geometria dessas ligações de hidrogênio revelam uma orientação antiparalela de uma fita em relação a outra no esqueleto da duplex. Existem algumas semelhanças notáveis entre as duplexes I e III, cristalizadas com hidrogenomaleato e hidrogenofumarato, como a espiralização a esquerda e o fato de ambas não possuírem diferença entre sulcos principais e secundários, uma vez que todos os sulcos ao longo da cadeia possuem dimensões semelhantes. Porém, todos os contraíons estão acomodados nos sulcos da duplex I, enquanto que na duplex III alguns contraíons interagem entre si formando uma cadeia unidimensional de contraíons. Esse terceiro exemplo de uma estrutura atípica de dupla hélice de lamivudina reforça o fato de que nucleosídeos podem se agregar em estruturas semelhantes a dupla hélice do DNA, mesmo com a ausência das ligações covalentes fosfodiéster. Além disso a estrutura da duplex III adiciona conhecimento quanto a versatilidade da lamivudina em formar estruturas mimetizando DNA em cristais.