Synthèse de complexes du ruthénium(II) comportant un ligand chiral Base de Tröger bisphénanthroline et étude de leurs comportements en présence d’ADN. Résumé Dans la recherche de traitements thérapeutiques spécifiques, l’ADN, centre de stockage de l’information génétique, occupe une place privilégiée. Dans ce cadre, le service de Chimie Organique et Photochimie s’est focalisé sur l’étude de l’interaction des complexes polyazaaromatiques du Ru(II) avec la double hélice. La mise au point de nouveaux ligands ou la fonctionnalisation de ligands existants permet de moduler tant les propriétés photophysiques des complexes que leur interaction avec l’ADN. Dans cette optique, notre thèse de doctorat consiste à développer deux nouveaux complexes de Ru(II) contenant un ligand chiral Base de Tröger bisphénanthroline (BTphen2) : le [Ru(phen)2BTphen2]2+ et le [Ru(TAP)2BTphen2]2+. L’objectif de ce travail consiste plus particulièrement à examiner l’influence de la chiralité et de la structure particulière du ligand BTphen2 sur l’interaction des complexes résultants avec l’ADN. La première partie de ce travail a été consacrée à l’étude du [Ru(phen)2BTphen2]2+. Trois des quatre stéréoisomères du [Ru(phen)2BTphen2]2+ (les complexes Lambda-R, Lambda-S et Delta-S) ont été isolés pour la première fois avec une pureté optique acceptable à l’aide d’une nouvelle stratégie de synthèse basée sur l’utilisation de blocs de construction optiquement purs. La caractérisation de chacun de ces stéréoisomères par RMN1H et dichroïsme circulaire a ensuite permis de lever toute ambiguïté concernant leur stéréochimie. L’étude des différents stéréoisomères du [Ru(phen)2BTphen2]2+ seuls en solution a montré que l’introduction du ligand BTphen2 modifie les propriétés du complexe par rapport au complexe parent [Ru(phen)3]2+ (allongement de la durée de vie de l’état électronique excité, déplacement bathochrome des maxima d’émission et d’absorption). Par contre, la chiralité du complexe n’induit quant à elle aucune différence significative au niveau des propriétés photophysiques des différents stéréoisomères. L’étude du [Ru(phen)2BTphen2]2+ en présence d’ADN de thymus de veau a montré que, contrairement au complexe [Ru(phen)3]2+, l’intercalation partielle d’un des ligands phénanthrolines du complexe entre les paires de base de l’ADN est empêchée par la structure coudée du BTphen2. D’autre part, l’introduction du BTphen2 augmente l’affinité du complexe [Ru(phen)2BTphen2]2+ pour la double hélice par rapport au complexe [Ru(phen)3]2+. La chiralité du [Ru(phen)2BTphen2]2+ influence fortement l’interaction du complexe avec l’ADN-B. Ainsi, la quantification des modifications d’intensité d’émission des différents stéréoisomères en présence d’ADN a permis de mettre en évidence une grande sélectivité d’interaction. Ces études montrent que si la chiralité du centre métallique assure une influence prépondérante dans la stéréosélectivité d’interaction des différents stéréoisomères, cette dernière est néanmoins exacerbée en présence du ligand BTphen2. Ainsi, comme pour la majorité des complexes, le [Ru(phen)2Btphen2]2+ présente une énantiosélectivité d’interaction avec l’ADN-B en faveur des isomères de centre métallique Delta. Par contre, l’introduction du ligand BTphen2 engendre une différence d’affinité entre les stéréoisomères Delta et Lambda plus de 30 fois supérieure à celle observée pour le [Ru(phen)3]2+ ou d’autres complexes de ruthénium(II). La chiralité du ligand BTphen2 se traduit principalement par une différence d’orientation entre la sous-unité phénanthroline non complexée de la BTphen2 (phen’) et le ligand phénanthroline qui lui fait face. Cette différence d’orientation des sous-unités phen’ et phen influence l’adsorption du complexe dans les sillons de la double hélice. Ainsi, lorsque l’on conserve une chiralité identique pour le centre métallique, les stéréoisomères présentant deux sous-untités phen’ et phen sécantes (le Delta-R ou le Lambda-S) s’adsorbent plus profondément dans les sillons de l’ADN que les isomères avec des sous-unités parallèles (le Delta-S ou le Lambda-R). La deuxième partie de cette thèse est consacrée à l’étude du complexe [Ru(TAP)2BTphen2]2+. La substitution des deux ligands phénanthrolines du [Ru(phen)2BTphen2]2+ par des ligands tétraazaphénanthrènes (TAP) permet l’obtention d’un nouveau complexe qui devrait être capable de photoréagir avec l’ADN. Une méthode de synthèse non-stéréosélective a été mise au point pour le [Ru(TAP)2BTphen2]2+ et une attribution du spectre RMN1H a été proposée pour le produit brut isolé en fin de synthèse. D’importantes modifications dans les spectres RMN1H, ESMS et dans les durées de vie d’émission sont apparues lors de la purification du brut de synthèse. Ces modifications sont attribuées à (i) une résolution diastéréoisomérique partielle du brut de synthèse lors de sa purification et (ii) un quenching intramoléculaire du complexe excité pouvant engendrer une dégradation partielle du complexe. Dans la dernière partie de ce travail, nous avons tenté de mettre en évidence la présence d’un transfert d’électron intramoléculaire responsable de la photo-dégradation du [Ru(TAP)2BTphen2]2+ et de l’irréversibilité de l’onde d’oxydation observée dans le voltampérogramme du [Ru(phen)2BTphen2]2+. Ce transfert d’électron intramoléculaire pourrait s’effectuer d’un azote du pont méthanodiazocine vers le centre RuIII du complexe [Ru(TAP)2BTphen2]2+ excité ou vers le centre RuIII du complexe [Ru(phen)2BTphen2]2+ oxydé. Si des premières études en photolyse éclair laser tendent à appuyer l’hypothèse d’un transfert d’électron intramoléculaire au sein du complexe [Ru(phen)2BTphen2]2+ oxydé, celles-ci doivent cependant encore être approfondies avant toute conclusion définitive.

Neste trabalho, a docagem e a dinâmica molecular foram utilizadas para investigar a interação entre oligonucleotídeos e duas bases de Tröger: uma base simétrica - contendo duas proflavinas – e uma base assimétrica – contendo uma proflavina e uma fenantrolina. Nas docagens que utilizaram DNA canônico com gap como receptor, os resultados reproduziram corretamente a estereosseletividade da interação, que favorece os isômeros levorrotatórios em relação aos dextrorrotatórios, e apontou para os modos de interação sugeridos pela literatura: ligação ao sulco menor para a Tröger simétrica e intercalação com ligação ao sulco menor (modo misto) para a Tröger assimétrica. Para as simulações, foram escolhidos quatro complexos contendo os enantiômeros levorrotatórios das bases de Tröger e oligonucleotídeos com e sem gap. Embora os complexos representassem pontos de partida diferentes, houve convergência entre aqueles que continham o mesmo oligonucleotídeo como receptor. Os complexos com DNA com gap (complexos de intercalação) convergiram para um modo misto de interação, com intercalação de uma proflavina, enquanto os complexos com DNA sem gap (complexos de ligação ao sulco menor) convergiram para um modo de interação novo, em que as bases de Tröger se ligam ao sulco menor unicamente através da ponte diazocina, com os substituintes projetados para fora. Os complexos de intercalação apresentaram tempos de residência altos (20 ns) e diminuíram o ângulo de torção da dupla hélice na região do gap, levando os ângulos x e y da cadeia principal para uma região não-canônica, associada à forma A do DNA. Já nos complexos de ligação ao sulco menor, houve mudança tanto do modo como do sítio de interação e, embora tenham ocorrido eventuais curvaturas no DNA, não houve alterações significativas nos ângulos da cadeia principal, de modo que a estrutura global do DNA se manteve dentro da região considerada B-canônica. Dessa forma, os resultados sugerem que a intercalação (com adicionais contatos no sulco menor) seja o modo preferencial de interação dessas bases de Tröger com o DNA. O modo de ligação ao sulco menor, por depender quase que exclusivamente da ponte diazocina, seria independente da quiralidade e, portanto, não seria capaz de explicar enantiosselevidade das bases de Tröger. / In this work, molecular docking and molecular dynamics simulations were applied to investigate the interaction between DNA oligomers and two Tröger bases: a symmetric Tröger base derived from proflavine and a mixed Tröger base containing proflavine and phenanthroline. The dockings that used canonical DNA with an artificial intercalation gap as receptor correctly reproduced the stronger DNA binding affinity of the levorotatory isomers when compared to the dextrorotatory ones. Moreover, the results pointed out to the binding modes suggested, yet not established, by experimental data: minor groove binding for symmetric Tröger base and intercalation with additional minor groove binding for the asymmetric one. For the simulations, four complexes were selected, containing the (-)-isomers of the Tröger bases and DNA oligomers with or without intercalation gap. Interestingly, the systems containing the same DNA as receptor converged to similar binding modes: those containing DNA with gap (intercalation complexes) resulted in a mixed binding – with one proflavine intercalated and the other moiety occupying the minor groove – while those containing DNA without gap (minor groove complexes) lead to a new binding mode, in which the Tröger bases interact with the minor groove mainly through the diazocin bridge. In the intercalation complexes, the ligands presented long residence times (20 ns) and also unwound the double helix in the region of the intercalation gap, leading some backbone angles (x and y) to assume non-canonical values typical of the A form of DNA. In minor groove complexes, the ligands displayed enhanced mobility – changing both the binding mode and the binding site – and, although they promoted some bending of the double helix, the main chain torsion angles of DNA remained in the B-canonical region. Altogether, these results suggest that intercalation of proflavine (with additional contacts in the minor groove) might be the stronger DNA binding mode for these Tröger bases. Since the minor groove binding depends almost exclusively of the diazocin bridge, it appears to perform independently of the ligand chirality and, therefore, could not explain the enantioselectivity of the interaction.

Neste trabalho, a docagem e a dinâmica molecular foram utilizadas para investigar a interação entre oligonucleotídeos e duas bases de Tröger: uma base simétrica - contendo duas proflavinas – e uma base assimétrica – contendo uma proflavina e uma fenantrolina. Nas docagens que utilizaram DNA canônico com gap como receptor, os resultados reproduziram corretamente a estereosseletividade da interação, que favorece os isômeros levorrotatórios em relação aos dextrorrotatórios, e apontou para os modos de interação sugeridos pela literatura: ligação ao sulco menor para a Tröger simétrica e intercalação com ligação ao sulco menor (modo misto) para a Tröger assimétrica. Para as simulações, foram escolhidos quatro complexos contendo os enantiômeros levorrotatórios das bases de Tröger e oligonucleotídeos com e sem gap. Embora os complexos representassem pontos de partida diferentes, houve convergência entre aqueles que continham o mesmo oligonucleotídeo como receptor. Os complexos com DNA com gap (complexos de intercalação) convergiram para um modo misto de interação, com intercalação de uma proflavina, enquanto os complexos com DNA sem gap (complexos de ligação ao sulco menor) convergiram para um modo de interação novo, em que as bases de Tröger se ligam ao sulco menor unicamente através da ponte diazocina, com os substituintes projetados para fora. Os complexos de intercalação apresentaram tempos de residência altos (20 ns) e diminuíram o ângulo de torção da dupla hélice na região do gap, levando os ângulos x e y da cadeia principal para uma região não-canônica, associada à forma A do DNA. Já nos complexos de ligação ao sulco menor, houve mudança tanto do modo como do sítio de interação e, embora tenham ocorrido eventuais curvaturas no DNA, não houve alterações significativas nos ângulos da cadeia principal, de modo que a estrutura global do DNA se manteve dentro da região considerada B-canônica. Dessa forma, os resultados sugerem que a intercalação (com adicionais contatos no sulco menor) seja o modo preferencial de interação dessas bases de Tröger com o DNA. O modo de ligação ao sulco menor, por depender quase que exclusivamente da ponte diazocina, seria independente da quiralidade e, portanto, não seria capaz de explicar enantiosselevidade das bases de Tröger. / In this work, molecular docking and molecular dynamics simulations were applied to investigate the interaction between DNA oligomers and two Tröger bases: a symmetric Tröger base derived from proflavine and a mixed Tröger base containing proflavine and phenanthroline. The dockings that used canonical DNA with an artificial intercalation gap as receptor correctly reproduced the stronger DNA binding affinity of the levorotatory isomers when compared to the dextrorotatory ones. Moreover, the results pointed out to the binding modes suggested, yet not established, by experimental data: minor groove binding for symmetric Tröger base and intercalation with additional minor groove binding for the asymmetric one. For the simulations, four complexes were selected, containing the (-)-isomers of the Tröger bases and DNA oligomers with or without intercalation gap. Interestingly, the systems containing the same DNA as receptor converged to similar binding modes: those containing DNA with gap (intercalation complexes) resulted in a mixed binding – with one proflavine intercalated and the other moiety occupying the minor groove – while those containing DNA without gap (minor groove complexes) lead to a new binding mode, in which the Tröger bases interact with the minor groove mainly through the diazocin bridge. In the intercalation complexes, the ligands presented long residence times (20 ns) and also unwound the double helix in the region of the intercalation gap, leading some backbone angles (x and y) to assume non-canonical values typical of the A form of DNA. In minor groove complexes, the ligands displayed enhanced mobility – changing both the binding mode and the binding site – and, although they promoted some bending of the double helix, the main chain torsion angles of DNA remained in the B-canonical region. Altogether, these results suggest that intercalation of proflavine (with additional contacts in the minor groove) might be the stronger DNA binding mode for these Tröger bases. Since the minor groove binding depends almost exclusively of the diazocin bridge, it appears to perform independently of the ligand chirality and, therefore, could not explain the enantioselectivity of the interaction.

Neste trabalho, a docagem e a dinâmica molecular foram utilizadas para investigar a interação entre oligonucleotídeos e duas bases de Tröger: uma base simétrica - contendo duas proflavinas – e uma base assimétrica – contendo uma proflavina e uma fenantrolina. Nas docagens que utilizaram DNA canônico com gap como receptor, os resultados reproduziram corretamente a estereosseletividade da interação, que favorece os isômeros levorrotatórios em relação aos dextrorrotatórios, e apontou para os modos de interação sugeridos pela literatura: ligação ao sulco menor para a Tröger simétrica e intercalação com ligação ao sulco menor (modo misto) para a Tröger assimétrica. Para as simulações, foram escolhidos quatro complexos contendo os enantiômeros levorrotatórios das bases de Tröger e oligonucleotídeos com e sem gap. Embora os complexos representassem pontos de partida diferentes, houve convergência entre aqueles que continham o mesmo oligonucleotídeo como receptor. Os complexos com DNA com gap (complexos de intercalação) convergiram para um modo misto de interação, com intercalação de uma proflavina, enquanto os complexos com DNA sem gap (complexos de ligação ao sulco menor) convergiram para um modo de interação novo, em que as bases de Tröger se ligam ao sulco menor unicamente através da ponte diazocina, com os substituintes projetados para fora. Os complexos de intercalação apresentaram tempos de residência altos (20 ns) e diminuíram o ângulo de torção da dupla hélice na região do gap, levando os ângulos x e y da cadeia principal para uma região não-canônica, associada à forma A do DNA. Já nos complexos de ligação ao sulco menor, houve mudança tanto do modo como do sítio de interação e, embora tenham ocorrido eventuais curvaturas no DNA, não houve alterações significativas nos ângulos da cadeia principal, de modo que a estrutura global do DNA se manteve dentro da região considerada B-canônica. Dessa forma, os resultados sugerem que a intercalação (com adicionais contatos no sulco menor) seja o modo preferencial de interação dessas bases de Tröger com o DNA. O modo de ligação ao sulco menor, por depender quase que exclusivamente da ponte diazocina, seria independente da quiralidade e, portanto, não seria capaz de explicar enantiosselevidade das bases de Tröger. / In this work, molecular docking and molecular dynamics simulations were applied to investigate the interaction between DNA oligomers and two Tröger bases: a symmetric Tröger base derived from proflavine and a mixed Tröger base containing proflavine and phenanthroline. The dockings that used canonical DNA with an artificial intercalation gap as receptor correctly reproduced the stronger DNA binding affinity of the levorotatory isomers when compared to the dextrorotatory ones. Moreover, the results pointed out to the binding modes suggested, yet not established, by experimental data: minor groove binding for symmetric Tröger base and intercalation with additional minor groove binding for the asymmetric one. For the simulations, four complexes were selected, containing the (-)-isomers of the Tröger bases and DNA oligomers with or without intercalation gap. Interestingly, the systems containing the same DNA as receptor converged to similar binding modes: those containing DNA with gap (intercalation complexes) resulted in a mixed binding – with one proflavine intercalated and the other moiety occupying the minor groove – while those containing DNA without gap (minor groove complexes) lead to a new binding mode, in which the Tröger bases interact with the minor groove mainly through the diazocin bridge. In the intercalation complexes, the ligands presented long residence times (20 ns) and also unwound the double helix in the region of the intercalation gap, leading some backbone angles (x and y) to assume non-canonical values typical of the A form of DNA. In minor groove complexes, the ligands displayed enhanced mobility – changing both the binding mode and the binding site – and, although they promoted some bending of the double helix, the main chain torsion angles of DNA remained in the B-canonical region. Altogether, these results suggest that intercalation of proflavine (with additional contacts in the minor groove) might be the stronger DNA binding mode for these Tröger bases. Since the minor groove binding depends almost exclusively of the diazocin bridge, it appears to perform independently of the ligand chirality and, therefore, could not explain the enantioselectivity of the interaction.

Nesse trabalho, o docking e a dinâmica molecular foram utilizados como métodos de investigação das formas de interação entre um oligonucleotídeo de B-DNA e duas novas Bases de Tröger fluorescentes, com o propósito de verificar sua potencialidade como sondas biológicas. Para o docking molecular foi utilizado o protocolo descrito por Ricci et. al. (2009), que demonstrou ser um método promissor para reconhecer os modos de ligação e descrever a interação entre as Bases de Tröger e os oligonucleotídeos. Os complexos obtidos a partir dos docking foram utilizados como ponto de partida para as simulações de dinâmica molecular usando o programa GROMACS e o campo de força AMBER03, como descrito por Ricci et. al. (2010). A análise dos resultados das simulações mostraram a possibilidade, de que as Bases de Tröger podem interagir de maneiras diferentes com o oligonucleotídeo com preferência pela interação com sulco menor desse receptor. Durante todas as simulações os ligantes mantiveram-se com uma forte interação com o oligonucleotídeo, sem causar a desnaturação do mesmo. Globalmente, os resultados sugerem que as Bases de Tröger podem interagir com o sulco menor do oligonucleotídeo mas também são capazes de interagir como intercaladores. Devido as fortes interações, e també as propriedades fotofísicas (das Bases de Tröger propostas nesse trabalho), essas moléculas podem atuar como possíveis sondas biológicas. / In this work, docking and molecular dynamics simulations were used to ingestigate the interaction between a B-DNA oligonucleotide and two fluorescent Tröger´s bases, in order to verify their potential use as biological probes. For dockings was used protocol described by Ricci et. al. (2009), which proved to be a promising method to recognize the binding modes and describe the interaction between this class of compounds and the oligonucleotide. The complexes obtained from dockings were used as starting point for molecular dynamics simulations using GROMACS and the AMBER03 Force Field, as described by Ricci et. al. (2010). The analyzes of the simulation results showed the possibility that the Tröger Bases can interact in different ways with the oligonucleotide, with some preference for this receptor´s minor groove. During all simulations the ligands have maintained a strong interaction with the oligonucleotide, without causing denaturation of the same. Overall, the results suggest that Tröger´s Bases may interact with the minor groove of olinucleotide but are also able to interact as an intercalator, depending upon the substituents present. Due to the strong interactions, and also the peculiar photophysical properties, this class of molecules may act as a potential DNA probe.

Neste trabalho foi realizado o estudo por docagem e simulação de dinâmica molecular de doze derivados benzazólicos fluorescentes por ESIPT, interagindo com o dodecâmero de Dickerson-Drew na forma B-DNA. Estes doze ligantes foram divididos em dois grupos (A e B), sendo o primeiro grupo composto por derivados do 2-(2’-hidroxifenil)-benzoxazol e o segundo grupo composto por três derivados do 2-(4’-amino-2’-hidroxifenil)-benzazóis, alternando entre N, S e O no anel azólico, mais três bases de Tröger derivadas dos mesmos. Na análise da docagem molecular do grupo A, os derivados com grupamento –NH2 no anel fenólico apresentaram energias de interação mais favoráveis com o DNA, verificando um favorecimento ainda maior, para os ligantes que continham –NO2 como substituinte no anel benzoxazólico. Na análise da docagem molecular para grupo B, as bases de Tröger (4ac) apresentaram interações significativamente mais favoráveis, quando comparados com seus respectivos precursores (3ac). Na análise da DM, tanto o grupo A, quanto o B, apresentaram a formação de complexos estáveis. O grupo A apresentou uma indução a alterações estruturais mínimas no DNA, sendo as maiores alterações a abertura do Rise quando os ligantes estavam intercalados, acompanhado pelo desenrolamento do parâmetro Twist. Nas interações de sulco menor, o ligante 2a foi o que formou o complexo mais estável com o DNA. Na análise da DM do grupo B, as bases de Tröger apresentaram uma preferência maior por interações do tipo intercalação que seus precursores, sendo os primeiros, os quais induziram o oligonucleotídeo a maiores alterações estruturais. Durante todas as simulações os ligantes mantiveram-se com uma forte interação com o oligonucleotídeo, sem causar a desnaturação do mesmo. Devido às interações estáveis, e também as propriedades fotofísicas peculiares dos ligantes estudados, esta classe de moléculas pode atuar como possíveis sondas biológicas. / In this work we carried out a study by docking and molecular dynamics simulations of twelve ESIPT-fluorescent benzazoles, interacting with the Dickerson-Drew dodecamer in the canonical B-DNA form. These twelve ligands were divided into two groups (A and B), with the first group consisting of derivatives of 2-(2’-hydroxphenyl)-benzoxazole and the second group consisting of three derivatives of 2-(4’-amino-2’-hydroxyphenyl)-benzazoles, alternating between N, S and O in the azole ring and three Tröger bases derived from them. In the analysis of the molecular docking of group A, the derivatives with group –NH2 in the phenolic ring presented more favorable interaction energies with the DNA, and the score was even more favorable for the ligands which contained –NO2 as substituent in the benzoxazolic ring. In the analysis of the molecular docking for group B, the Tröger bases (4ac) presented significantly more favorable interactions, when compared with their respective precursors (3ac). In the analysis of the DM, both groups A and B formed stable complexes. Group A induced only slight structural distortions in the DNA, being the largest modifications the increase of the Rise parameter when the ligands were intercalated, accompanied by the unwinding of Twist parameter. Regarding minor groove interactions, the ligand 2a formed the most stable complex with the DNA. In the analysis of the DM both groups A and B, the Tröger bases presented a greater preference for intercalation interactions than their precursors and the Tröger bases induced the largest structural changes to the oligonucleotide. During all the simulations the ligands maintained a strong interaction with the oligonucleotide, without causing the denaturation of the same. Due to the stable interactions, and also the peculiar photophysical properties of the ligands studied, this class of molecules can act as possible biological probes.

Nesse trabalho, o docking e a dinâmica molecular foram utilizados como métodos de investigação das formas de interação entre um oligonucleotídeo de B-DNA e duas novas Bases de Tröger fluorescentes, com o propósito de verificar sua potencialidade como sondas biológicas. Para o docking molecular foi utilizado o protocolo descrito por Ricci et. al. (2009), que demonstrou ser um método promissor para reconhecer os modos de ligação e descrever a interação entre as Bases de Tröger e os oligonucleotídeos. Os complexos obtidos a partir dos docking foram utilizados como ponto de partida para as simulações de dinâmica molecular usando o programa GROMACS e o campo de força AMBER03, como descrito por Ricci et. al. (2010). A análise dos resultados das simulações mostraram a possibilidade, de que as Bases de Tröger podem interagir de maneiras diferentes com o oligonucleotídeo com preferência pela interação com sulco menor desse receptor. Durante todas as simulações os ligantes mantiveram-se com uma forte interação com o oligonucleotídeo, sem causar a desnaturação do mesmo. Globalmente, os resultados sugerem que as Bases de Tröger podem interagir com o sulco menor do oligonucleotídeo mas também são capazes de interagir como intercaladores. Devido as fortes interações, e també as propriedades fotofísicas (das Bases de Tröger propostas nesse trabalho), essas moléculas podem atuar como possíveis sondas biológicas. / In this work, docking and molecular dynamics simulations were used to ingestigate the interaction between a B-DNA oligonucleotide and two fluorescent Tröger´s bases, in order to verify their potential use as biological probes. For dockings was used protocol described by Ricci et. al. (2009), which proved to be a promising method to recognize the binding modes and describe the interaction between this class of compounds and the oligonucleotide. The complexes obtained from dockings were used as starting point for molecular dynamics simulations using GROMACS and the AMBER03 Force Field, as described by Ricci et. al. (2010). The analyzes of the simulation results showed the possibility that the Tröger Bases can interact in different ways with the oligonucleotide, with some preference for this receptor´s minor groove. During all simulations the ligands have maintained a strong interaction with the oligonucleotide, without causing denaturation of the same. Overall, the results suggest that Tröger´s Bases may interact with the minor groove of olinucleotide but are also able to interact as an intercalator, depending upon the substituents present. Due to the strong interactions, and also the peculiar photophysical properties, this class of molecules may act as a potential DNA probe.

Neste trabalho foi realizado o estudo por docagem e simulação de dinâmica molecular de doze derivados benzazólicos fluorescentes por ESIPT, interagindo com o dodecâmero de Dickerson-Drew na forma B-DNA. Estes doze ligantes foram divididos em dois grupos (A e B), sendo o primeiro grupo composto por derivados do 2-(2’-hidroxifenil)-benzoxazol e o segundo grupo composto por três derivados do 2-(4’-amino-2’-hidroxifenil)-benzazóis, alternando entre N, S e O no anel azólico, mais três bases de Tröger derivadas dos mesmos. Na análise da docagem molecular do grupo A, os derivados com grupamento –NH2 no anel fenólico apresentaram energias de interação mais favoráveis com o DNA, verificando um favorecimento ainda maior, para os ligantes que continham –NO2 como substituinte no anel benzoxazólico. Na análise da docagem molecular para grupo B, as bases de Tröger (4ac) apresentaram interações significativamente mais favoráveis, quando comparados com seus respectivos precursores (3ac). Na análise da DM, tanto o grupo A, quanto o B, apresentaram a formação de complexos estáveis. O grupo A apresentou uma indução a alterações estruturais mínimas no DNA, sendo as maiores alterações a abertura do Rise quando os ligantes estavam intercalados, acompanhado pelo desenrolamento do parâmetro Twist. Nas interações de sulco menor, o ligante 2a foi o que formou o complexo mais estável com o DNA. Na análise da DM do grupo B, as bases de Tröger apresentaram uma preferência maior por interações do tipo intercalação que seus precursores, sendo os primeiros, os quais induziram o oligonucleotídeo a maiores alterações estruturais. Durante todas as simulações os ligantes mantiveram-se com uma forte interação com o oligonucleotídeo, sem causar a desnaturação do mesmo. Devido às interações estáveis, e também as propriedades fotofísicas peculiares dos ligantes estudados, esta classe de moléculas pode atuar como possíveis sondas biológicas. / In this work we carried out a study by docking and molecular dynamics simulations of twelve ESIPT-fluorescent benzazoles, interacting with the Dickerson-Drew dodecamer in the canonical B-DNA form. These twelve ligands were divided into two groups (A and B), with the first group consisting of derivatives of 2-(2’-hydroxphenyl)-benzoxazole and the second group consisting of three derivatives of 2-(4’-amino-2’-hydroxyphenyl)-benzazoles, alternating between N, S and O in the azole ring and three Tröger bases derived from them. In the analysis of the molecular docking of group A, the derivatives with group –NH2 in the phenolic ring presented more favorable interaction energies with the DNA, and the score was even more favorable for the ligands which contained –NO2 as substituent in the benzoxazolic ring. In the analysis of the molecular docking for group B, the Tröger bases (4ac) presented significantly more favorable interactions, when compared with their respective precursors (3ac). In the analysis of the DM, both groups A and B formed stable complexes. Group A induced only slight structural distortions in the DNA, being the largest modifications the increase of the Rise parameter when the ligands were intercalated, accompanied by the unwinding of Twist parameter. Regarding minor groove interactions, the ligand 2a formed the most stable complex with the DNA. In the analysis of the DM both groups A and B, the Tröger bases presented a greater preference for intercalation interactions than their precursors and the Tröger bases induced the largest structural changes to the oligonucleotide. During all the simulations the ligands maintained a strong interaction with the oligonucleotide, without causing the denaturation of the same. Due to the stable interactions, and also the peculiar photophysical properties of the ligands studied, this class of molecules can act as possible biological probes.

Nesse trabalho, o docking e a dinâmica molecular foram utilizados como métodos de investigação das formas de interação entre um oligonucleotídeo de B-DNA e duas novas Bases de Tröger fluorescentes, com o propósito de verificar sua potencialidade como sondas biológicas. Para o docking molecular foi utilizado o protocolo descrito por Ricci et. al. (2009), que demonstrou ser um método promissor para reconhecer os modos de ligação e descrever a interação entre as Bases de Tröger e os oligonucleotídeos. Os complexos obtidos a partir dos docking foram utilizados como ponto de partida para as simulações de dinâmica molecular usando o programa GROMACS e o campo de força AMBER03, como descrito por Ricci et. al. (2010). A análise dos resultados das simulações mostraram a possibilidade, de que as Bases de Tröger podem interagir de maneiras diferentes com o oligonucleotídeo com preferência pela interação com sulco menor desse receptor. Durante todas as simulações os ligantes mantiveram-se com uma forte interação com o oligonucleotídeo, sem causar a desnaturação do mesmo. Globalmente, os resultados sugerem que as Bases de Tröger podem interagir com o sulco menor do oligonucleotídeo mas também são capazes de interagir como intercaladores. Devido as fortes interações, e també as propriedades fotofísicas (das Bases de Tröger propostas nesse trabalho), essas moléculas podem atuar como possíveis sondas biológicas. / In this work, docking and molecular dynamics simulations were used to ingestigate the interaction between a B-DNA oligonucleotide and two fluorescent Tröger´s bases, in order to verify their potential use as biological probes. For dockings was used protocol described by Ricci et. al. (2009), which proved to be a promising method to recognize the binding modes and describe the interaction between this class of compounds and the oligonucleotide. The complexes obtained from dockings were used as starting point for molecular dynamics simulations using GROMACS and the AMBER03 Force Field, as described by Ricci et. al. (2010). The analyzes of the simulation results showed the possibility that the Tröger Bases can interact in different ways with the oligonucleotide, with some preference for this receptor´s minor groove. During all simulations the ligands have maintained a strong interaction with the oligonucleotide, without causing denaturation of the same. Overall, the results suggest that Tröger´s Bases may interact with the minor groove of olinucleotide but are also able to interact as an intercalator, depending upon the substituents present. Due to the strong interactions, and also the peculiar photophysical properties, this class of molecules may act as a potential DNA probe.

Neste trabalho foi realizado o estudo por docagem e simulação de dinâmica molecular de doze derivados benzazólicos fluorescentes por ESIPT, interagindo com o dodecâmero de Dickerson-Drew na forma B-DNA. Estes doze ligantes foram divididos em dois grupos (A e B), sendo o primeiro grupo composto por derivados do 2-(2’-hidroxifenil)-benzoxazol e o segundo grupo composto por três derivados do 2-(4’-amino-2’-hidroxifenil)-benzazóis, alternando entre N, S e O no anel azólico, mais três bases de Tröger derivadas dos mesmos. Na análise da docagem molecular do grupo A, os derivados com grupamento –NH2 no anel fenólico apresentaram energias de interação mais favoráveis com o DNA, verificando um favorecimento ainda maior, para os ligantes que continham –NO2 como substituinte no anel benzoxazólico. Na análise da docagem molecular para grupo B, as bases de Tröger (4ac) apresentaram interações significativamente mais favoráveis, quando comparados com seus respectivos precursores (3ac). Na análise da DM, tanto o grupo A, quanto o B, apresentaram a formação de complexos estáveis. O grupo A apresentou uma indução a alterações estruturais mínimas no DNA, sendo as maiores alterações a abertura do Rise quando os ligantes estavam intercalados, acompanhado pelo desenrolamento do parâmetro Twist. Nas interações de sulco menor, o ligante 2a foi o que formou o complexo mais estável com o DNA. Na análise da DM do grupo B, as bases de Tröger apresentaram uma preferência maior por interações do tipo intercalação que seus precursores, sendo os primeiros, os quais induziram o oligonucleotídeo a maiores alterações estruturais. Durante todas as simulações os ligantes mantiveram-se com uma forte interação com o oligonucleotídeo, sem causar a desnaturação do mesmo. Devido às interações estáveis, e também as propriedades fotofísicas peculiares dos ligantes estudados, esta classe de moléculas pode atuar como possíveis sondas biológicas. / In this work we carried out a study by docking and molecular dynamics simulations of twelve ESIPT-fluorescent benzazoles, interacting with the Dickerson-Drew dodecamer in the canonical B-DNA form. These twelve ligands were divided into two groups (A and B), with the first group consisting of derivatives of 2-(2’-hydroxphenyl)-benzoxazole and the second group consisting of three derivatives of 2-(4’-amino-2’-hydroxyphenyl)-benzazoles, alternating between N, S and O in the azole ring and three Tröger bases derived from them. In the analysis of the molecular docking of group A, the derivatives with group –NH2 in the phenolic ring presented more favorable interaction energies with the DNA, and the score was even more favorable for the ligands which contained –NO2 as substituent in the benzoxazolic ring. In the analysis of the molecular docking for group B, the Tröger bases (4ac) presented significantly more favorable interactions, when compared with their respective precursors (3ac). In the analysis of the DM, both groups A and B formed stable complexes. Group A induced only slight structural distortions in the DNA, being the largest modifications the increase of the Rise parameter when the ligands were intercalated, accompanied by the unwinding of Twist parameter. Regarding minor groove interactions, the ligand 2a formed the most stable complex with the DNA. In the analysis of the DM both groups A and B, the Tröger bases presented a greater preference for intercalation interactions than their precursors and the Tröger bases induced the largest structural changes to the oligonucleotide. During all the simulations the ligands maintained a strong interaction with the oligonucleotide, without causing the denaturation of the same. Due to the stable interactions, and also the peculiar photophysical properties of the ligands studied, this class of molecules can act as possible biological probes.