trans-Sialidase de Trypanosoma cruzi (TcTS) pertence à família de glicoproteínas de superfície do parasita e constitui um dos poucos exemplos naturais de glicosiltransferases superficiais encontradas em eucariotes. T. cruzi é incapaz de sintetizar ácido siálico e utiliza esta enzima para retirar este monossacarídeo de glicoconjugados do hospedeiro para sialilar moléculas aceptoras, como mucina-GPI (glicosilfosfatidilinositol), presentes na sua membrana plasmática. Esta enzima é específica em catalisar, preferencialmente, a transferência de ácido siálico para moléculas de mucina, originando ligações -2,3 com moléculas de galactose aceptoras na superfície do parasita. Considerando a heterogeneidade das moléculas de mucina de T. cruzi, é necessário que novas moléculas sejam sintetizadas a fim de que estas atuem como substratos glicopeptídicos, os quais podem levar ao melhor entendimento das interações entre enzima e substratos e permitir o planejamento racional de inibidores seletivos. Por isso, o trabalho foi divido em três rotas sintéticas: (i) preparação do doador de galactose, (ii) preparação dos aceptores-doadores e (iii) acoplamento dos dissacarídeos com aminoácidos aceptores para obtenção dos blocos de construção. Apesar dos objetivos propostos inicialmente não terem sido totalmente alcançados, o trabalho desenvolvido durante esse período permitiu a síntese do doador de galactose (3) em três etapas, aceptor de galactose (6) em cinco etapas, dissacarídeo (11) na glicosilação de 6 com 3, aminoácidos aceptores (13 e 14) e também dos blocos de construção (17 e 18) decorrente do acoplamento de 11 com os aminoácidos aceptores. Não obstante, é importante ressaltar que apesar da extensa rota planejada, porém necessária, a síntese dos blocos de construção é inédita. Portanto, pode-se concluir que o trabalho trouxe relevante contribuição no que diz respeito à química de carboidratos e à disponibilização de dados espectrométricos de compostos orgânicos para a literatura. / Trypanosoma cruzi trans-sialidase (TcTS) belongs to the family of glycoproteins expressed on the surface of the parasite and constitutes one of the few examples of natural surface glycosyltransferases found in eucariotes. T. cruzi can not synthesize sialic acid itself and uses this enzyme to scavenge this monosaccharide from host glycoconjugates to sialylate acceptors molecules, such as GPI (glycosylphosphatidylinositol) mucins, that are present in parasite plasma membrane. This enzyme is specific to catalyze, preferentially, the transference of sialic acid to mucin glycoproteins, generating -2,3-linkages with acceptor galactose molecules in the parasite surface. Considering the heterogeneity of T. cruzi mucin molecules, its necessary to synthesize new compounds that can act as glycopeptide substrates, leading to a better understanding concerning the enzyme and substrates and allow the rational design of some selective inhibitors. Thus, this work was developed in three synthetic routes: (i) the synthesis of galactose donor, (ii) synthesis of donor-acceptors and (iii) coupling between disaccharides and acceptors amino acids in order to obtain building blocks. Despite of some objectives initially proposed had not been accomplished, the developed work during this period allow the synthesis of the galactose donor (3) in three steps, donor-acceptor (6) in five steps, disaccharide (11), acceptors amino acids (13 and 14) and also the building blocks (17 and 18). However, its important highlight that the synthesis of the building blocks by this necessary, but extensive, synthetic route is unpublished. Therefore, it can be concluded that the present work brought rich contribution concerning the carbohydrate chemistry and the availability of spectrometric data of organic compounds to the literature.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / A transsialidase é uma glicoproteína de membrana pertencente a uma família de genes de cópia múltipla, envolvida no processo de invasão celular do Trypanosoma cruzi no hospedeiro vertebrado. Esta dissertação foi concebida com um amplo componente analítico que dependia de dados publicamente disponíveis, ou seja, as sequências oriundas do projeto genoma de T. cruzi e cDNAs de trans-sialidase depositadas no Genbank-dbEST. Este componente analítico necessitou ser complementado e ampliado com a obtenção experimental de novas sequências, a partir da metodologia baseada na transcrição reversa acoplada a PCR. Os fragmentos obtidos de cepas de T. cruzi Dm28c (T. cruzi I), Y (T. cruzi II), CL-Brener (T. cruzi II, cepa híbrida), INPA4167 (zimodema III), 3663 (zimodema III) e Colombiana (zimodema III) foram clonados, sequenciados e analisados composicionalmente. Essas sequências foram editadas e alinhadas usando-se o software CLUSTAL X. Em uma seção específica do Genbank, denominada dbEST, buscamos os cDNAs homólogos a trans-sialidase. Esta busca por similaridade foi realizada individualmente com os números de acesso referentes às seqüências supracitadas contra o dbEST utilizando o BLAST a fim de obtermos informações funcionais e evolutivas. Em seguida, desenvolvemos metodologias experimentais que nos permitiu avaliar segmentos da 5 UTR, tais como os sítios de trans-splicing adicionais ou múltiplos em TS e seus respectivos sinais (região rica em polipirimidina), variação composicional e tamanho da região das sequências entre diferentes linhagens de T. cruzi. O resultado dessa averiguação também nos mostrou a quantidade de cDNAs relacionados com a transsialidase no dbEST bem como a relação desses cDNAs com o mini-exon. As cepas do zimodema III apresentaram tamanho médio dos fragmentos de 312 bases, enquanto T. cruzi I e T. cruzi II apresentaram, respectivamente 209 e 218. Trans splicing adicional ou duplicações gênicas com mutações no sítio primário de trans splicing não parece ser um fenômeno exclusivo de algum grupo populacional, embora seja mais evidente em T. cruzi zimodema III.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / A transsialidase é uma glicoproteína de membrana pertencente a uma família de genes de cópia múltipla, envolvida no processo de invasão celular do Trypanosoma cruzi no hospedeiro vertebrado. Esta dissertação foi concebida com um amplo componente analítico que dependia de dados publicamente disponíveis, ou seja, as sequências oriundas do projeto genoma de T. cruzi e cDNAs de trans-sialidase depositadas no Genbank-dbEST. Este componente analítico necessitou ser complementado e ampliado com a obtenção experimental de novas sequências, a partir da metodologia baseada na transcrição reversa acoplada a PCR. Os fragmentos obtidos de cepas de T. cruzi Dm28c (T. cruzi I), Y (T. cruzi II), CL-Brener (T. cruzi II, cepa híbrida), INPA4167 (zimodema III), 3663 (zimodema III) e Colombiana (zimodema III) foram clonados, sequenciados e analisados composicionalmente. Essas sequências foram editadas e alinhadas usando-se o software CLUSTAL X. Em uma seção específica do Genbank, denominada dbEST, buscamos os cDNAs homólogos a trans-sialidase. Esta busca por similaridade foi realizada individualmente com os números de acesso referentes às seqüências supracitadas contra o dbEST utilizando o BLAST a fim de obtermos informações funcionais e evolutivas. Em seguida, desenvolvemos metodologias experimentais que nos permitiu avaliar segmentos da 5 UTR, tais como os sítios de trans-splicing adicionais ou múltiplos em TS e seus respectivos sinais (região rica em polipirimidina), variação composicional e tamanho da região das sequências entre diferentes linhagens de T. cruzi. O resultado dessa averiguação também nos mostrou a quantidade de cDNAs relacionados com a transsialidase no dbEST bem como a relação desses cDNAs com o mini-exon. As cepas do zimodema III apresentaram tamanho médio dos fragmentos de 312 bases, enquanto T. cruzi I e T. cruzi II apresentaram, respectivamente 209 e 218. Trans splicing adicional ou duplicações gênicas com mutações no sítio primário de trans splicing não parece ser um fenômeno exclusivo de algum grupo populacional, embora seja mais evidente em T. cruzi zimodema III.

trans-Sialidase de Trypanosoma cruzi (TcTS) pertence à família de glicoproteínas de superfície do parasita e constitui um dos poucos exemplos naturais de glicosiltransferases superficiais encontradas em eucariotes. T. cruzi é incapaz de sintetizar ácido siálico e utiliza esta enzima para retirar este monossacarídeo de glicoconjugados do hospedeiro para sialilar moléculas aceptoras, como mucina-GPI (glicosilfosfatidilinositol), presentes na sua membrana plasmática. Esta enzima é específica em catalisar, preferencialmente, a transferência de ácido siálico para moléculas de mucina, originando ligações -2,3 com moléculas de galactose aceptoras na superfície do parasita. Considerando a heterogeneidade das moléculas de mucina de T. cruzi, é necessário que novas moléculas sejam sintetizadas a fim de que estas atuem como substratos glicopeptídicos, os quais podem levar ao melhor entendimento das interações entre enzima e substratos e permitir o planejamento racional de inibidores seletivos. Por isso, o trabalho foi divido em três rotas sintéticas: (i) preparação do doador de galactose, (ii) preparação dos aceptores-doadores e (iii) acoplamento dos dissacarídeos com aminoácidos aceptores para obtenção dos blocos de construção. Apesar dos objetivos propostos inicialmente não terem sido totalmente alcançados, o trabalho desenvolvido durante esse período permitiu a síntese do doador de galactose (3) em três etapas, aceptor de galactose (6) em cinco etapas, dissacarídeo (11) na glicosilação de 6 com 3, aminoácidos aceptores (13 e 14) e também dos blocos de construção (17 e 18) decorrente do acoplamento de 11 com os aminoácidos aceptores. Não obstante, é importante ressaltar que apesar da extensa rota planejada, porém necessária, a síntese dos blocos de construção é inédita. Portanto, pode-se concluir que o trabalho trouxe relevante contribuição no que diz respeito à química de carboidratos e à disponibilização de dados espectrométricos de compostos orgânicos para a literatura. / Trypanosoma cruzi trans-sialidase (TcTS) belongs to the family of glycoproteins expressed on the surface of the parasite and constitutes one of the few examples of natural surface glycosyltransferases found in eucariotes. T. cruzi can not synthesize sialic acid itself and uses this enzyme to scavenge this monosaccharide from host glycoconjugates to sialylate acceptors molecules, such as GPI (glycosylphosphatidylinositol) mucins, that are present in parasite plasma membrane. This enzyme is specific to catalyze, preferentially, the transference of sialic acid to mucin glycoproteins, generating -2,3-linkages with acceptor galactose molecules in the parasite surface. Considering the heterogeneity of T. cruzi mucin molecules, its necessary to synthesize new compounds that can act as glycopeptide substrates, leading to a better understanding concerning the enzyme and substrates and allow the rational design of some selective inhibitors. Thus, this work was developed in three synthetic routes: (i) the synthesis of galactose donor, (ii) synthesis of donor-acceptors and (iii) coupling between disaccharides and acceptors amino acids in order to obtain building blocks. Despite of some objectives initially proposed had not been accomplished, the developed work during this period allow the synthesis of the galactose donor (3) in three steps, donor-acceptor (6) in five steps, disaccharide (11), acceptors amino acids (13 and 14) and also the building blocks (17 and 18). However, its important highlight that the synthesis of the building blocks by this necessary, but extensive, synthetic route is unpublished. Therefore, it can be concluded that the present work brought rich contribution concerning the carbohydrate chemistry and the availability of spectrometric data of organic compounds to the literature.

Sialic acids are involved in many biological processes. In glycoproteins and glycolipids they are essential for signalling and mediate molecular interactions as well as being targets for many pathogens such as influenza virus. The synthesis of sialylated glycoconjugates is of great importance. The incorporation of sialic acid through chemical synthesis carries several difficulties, enzymatic strategies using glycosyltransferases are very attractive alternative strategy, and have been used on a broad range of substrates forming glycosidic linkages with regio-and stereo-specificity. The work presented herein shows the study and application of two enzymes, Photobacteriumdamselae alpha2,6-sialyltransferase (Pd2,6ST) and Trypanosoma cruzi trans-sialidase (TcTS) which are used in the synthesis of sialyloligosaccharides. Both enzymes were expressed in E.coli and purified for biotransformations. In the first application new sialylated chromogenic compounds were generated through this enzymatically by using TcTS and a Pd2,6ST. These compounds were used for the detection of neuraminidase activity in a number of biological samples and led to the discovery of neuraminidase activity from Bacillus pumilus and Arthrobacter aurescens, two different bacteria in which the presence of neuraminidases had never been described. Secondly, TcTS was used to study lipid glycosylations. Glycans in biological systems can be associated to complex lipidic microdomains and the presence of these microdomains can affect the activity of some enzymes. In case of Trypanosoma cruzi trans-sialidase, a decreased activity was detected when the acceptor substrate was part of the aggregated lipid rafts compared to activity observed when the reaction was performed using fully dispersed substrate. Thirdly, the sialylation of glycoarrays using Pd2,6ST was studied. For the first time, sialylated glycans with alpha2,6- glycosidic linkages were successfully incorporated into a gold glycoarray platform, which had been previously developed for the label-free detection of carbohydrate-protein interactions. Successful enzymatic incorporation of sialic acids onto the arrays was confirmed with commercial available lectins. Finally, by using the gold glycoarray platform containing both 2,3 and 2,6 linked sialic acids as well as other common glycans, the carbohydrate-binding properties of the surface proteins of the bacterium Lactobacillus reuteri was studied using MALDI-ToF MS techniques. For first time, strong interactions were observed between a mucus binding protein and Neu5Ac alpha2,6-linked glycans, with much weaker binding to 2,3-linked analogues. Such glycan structures have been identified in abundant manner in colon mucins and this study contributes to the understanding of complex interactions between mucins and probiotic organisms as well as pathogenic bacteria. These studies show that glycan arrays can contribute both to the understanding of probiotics as well as to the identification of glycan binding proteins as targets for new drugs.

Rational drug design is a powerful method in which new and innovative therapeutics can be designed based on knowledge of the biological target aiming to provide more efficacious and responsible therapeutics. Understanding aspects of the targeted biological agent is important to optimize drug design and preemptively design to slow or avoid drug resistance. Chagas disease, an endemic disease for South and Central America and Mexico is caused by Trypanosoma cruzi, a protozoan parasite known to consist of six separate genetic clusters or DTUs (discrete typing units). Chagas disease therapeutics are problematic and a call for new therapeutics is widespread. Many researchers are working to use rational drug design for developing Chagas drugs and one potential target that receives a lot of attention is the T. cruzi trans-sialidase protein. Trans-sialidase is a nuclear gene that has been shown to be associated with virulence. In T. cruzi, trans-sialidase (TcTS) codes for a protein that catalyzes the transfer of sialic acid from a mammalian host coating the parasitic surface membrane to avoid immuno-detection. Variance in disease pathology depends somewhat on T. cruzi DTU, as well, there is considerable genetic variation within DTUs. However, the role of TcTS in pathology variance among and within DTU’s is not well understood despite numerous studies of TcTS. These previous studies include determining the crystalline structure of TcTS as well as the TS protein structure in other trypanosomes where the enzyme is often inactive. However, no study has examined the role of natural selection in genetic variation in TcTS. In order to understand the role of natural selection in TcTS DNA sequence and protein variation, we sequenced 540 bp of the TcTS gene from 48 insect vectors. Because all 48 sequences had multiple polymorphic bases, we examined cloned sequences from two of the insect vectors. The data are analyzed to understand the role of natural selection in shaping genetic variation in TcTS and interpreted in light of the possible role of TcTS as a drug target.

A doença de Chagas, também conhecida como tripanossomíase americana, é uma das doenças tropicais mais devastadoras e é causada pelo protozoário Trypanosoma cruzi. O parasita expressa uma enzima de superfície, Trypanosoma cruzi trans-sialidase (TcTS), responsável pela transferência de ácidos siálicos de células do hospedeiro para moléculas de -galactose terminais presentes em glicoproteínas de sua superfície. As moléculas de glicoproteína sialiladas estão envolvidas na adesão e subsequente penetração do parasita em células hospedeiras. Logo, TcTS desempenha papel fundamental no reconhecimento e na invasão de células do hospedeiro. Além disso, a ausência de trans-sialidase em seres humanos faz de TcTS um alvo potencial a ser explorado, no entanto nenhum inibidor desta enzima (em concentração nanomolar) é conhecido até o momento. Considerando a importância da unidade de galactose e da função carboxila do ácido siálico para interações no sítio activo de TcTS, focamos na síntese de derivados de galactose com ácido succínico em diferentes posições do anel de açúcar e sua avaliação biológica em TcTS. Além disso, foi proposta uma busca por novos inibidores de TcTS através de técnicas de modelagem molecular, como triagem virtual baseada no sítio ativo da enzima. -D-galactose e -Dgalactopiranosídeo de metila, disponíveis comercialmente, foram tratados com reagentes adequados para fornecer alguns intermediários com apenas uma hidroxila livre em poucas etapas. O tratamento destes compostos com anidrido succínico em piridina levou à formação dos respectivos derivados com ácido succínico em todas as posições do anel galactosídico. Após etapa de desproteção foi obtido apenas o derivado com ácido succínico na posição 4 (85), que foi testado em TcTS por ensaio fluorimétrico in vitro para avaliação de sua atividade inibitória. Adicionalmente, 85 foi testado em ensaios in vitro para avaliação de sua atividade tripanocida e citotóxica. De acordo com os ensaios biológicos, o composto 85 apresentou atividade inibitória promissora (56%) na concentração de 1,0 mM. Esse resultado preliminar foi importante para mostrar que esse tipo de derivado pode atuar como inibidor de TcTS e para orientar a síntese de novos derivados de galactose. O valor da atividade tripanocida foi inferior a 40% (0,5 mM) e não foi observada citotoxicidade na concentração de 0,5 mM. Os estudos de triagem virtual realizados neste trabalho através de simulações de \"docking\" resultaram na seleção das 50 melhores moléculas, baseada na orientação de maior pontuação, dentre 50.000 encontradas na base de dados diverset. O próximo passo envolve novos estudos para filtrar as moléculas mais promissoras para serem testadas em TcTS. / Chagas\' disease, also known as American trypanosomiasis, is one of the most devastating tropical diseases and it is caused by the protozoan Trypanosoma cruzi. The parasite expresses a cell surface enzyme, Trypanosoma cruzi trans-sialidase (TcTS), responsible for the transference of sialic acids from host cells to terminal -galactose molecules present on its glycoprotein surface. The sialylated glycoprotein molecules are involved in the attachment and subsequent penetration of the parasite into host cells. As a result, TcTS plays a key role in the recognition and invasion of host cells. Moreover, the lack of trans-sialidase in humans makes TcTS a potential drug target to be explored, however no strong inhibitors (at nanomolar range) of this enzyme are known to date. Considering the importance of galactose unit and the carboxyl function in sialic acid for interactions in the active site of TcTS, we have focused on the synthesis of galactose derivatives containing succinic acid in different positions of the sugar ring and on their biological evaluation against TcTS. In addition, we have proposed the search for new TcTS inhibitors applying molecular modeling techniques, like virtual screening based on the enzyme´s active site. Commercially available ,-D-galactose and methyl--D-galactopyranoside were treated with suitable reagents to afford some intermediates with just one free hydroxyl group in few steps. Treatment of these compounds with succinic anhydride in pyridine afforded derivatives thereof with succinic acid in all galactosidic ring positions. After deprotection step it was only obtained the derivative containing succinic acid at position 4 (85), which was tested in in vitro TcTS fluorimetric assay for evaluation of its inhibitory activity. In Addition, 85 was tested in in vitro assays for assessment of their trypanocidal activity and cytotoxic. According to the biological assays, compound 85 showed promising inhibitory activity (56%) at 1.0 mM concentration. This preliminary result was important both to show that this type of derivative can act as an inhibitor of TcTS and to guide the synthesis of new derivatives of galactose. The trypanocidal activity value was lower than 40% (0.5 mM) and there was no cytotoxicity at 0.5 mM concentration. The virtual screening studies performed in this work through docking simulations resulted in the selection of the 50 top-ranked molecules, based in the highest score orientation, among 50.000 found at diverset data base. The next step involves new studies to filter the most promising molecules to be tested against TcTS.

trans-Sialidase de Trypanosoma cruzi (TcTS) pertence à família de glicoproteínas de superfície do parasita e constitui um dos poucos exemplos naturais de glicosiltransferases superficiais encontradas em eucariotes. T. cruzi é incapaz de sintetizar ácido siálico e utiliza esta enzima para retirar este monossacarídeo de glicoconjugados do hospedeiro para sialilar moléculas aceptoras, como mucina-GPI, presentes na sua membrana plasmática. Esta enzima é específica em catalisar, preferencialmente, a transferência de ácido siálico para moléculas de mucina, originando ligações -2,3 com moléculas de galactose aceptoras na superfície do parasita. As moléculas de mucina sialiladas estão envolvidas no processo de aderência e subseqüente penetração do parasita nas células do hospedeiro. Considerando a heterogeneidade das moléculas de mucina de T. cruzi, não existem compostos disponíveis que atuem como substratos glicopeptídicos sintéticos. Desta forma, este trabalho teve como objetivo o desenvolvimento de métodos químicos e químico-enzimáticos de síntese de glicopeptídeos de mucina de T.cruzi para investigação da natureza das interações moleculares críticas envolvidas no reconhecimento e processamento de glicosídeos contendo ácido siálico, na presença de trans-sialidase. O melhor entendimento destas interações conduziu ao planejamento racional de potenciais inibidores seletivos de trans-sialidase de T. cruzi. Alguns dos principais glicopeptídeos, obtidos por metodologias de síntese em fase sólida e síntese químico-enzimática com a enzima 1,4-galactosiltransferase (1,4-GalT) foram: NH2(Thr)2-(LacNAc)-(Thr)3-GlyOH 2, NH2(Thr)2-(LacNAc)-(Thr)3-GlyOH 4 e NH2(Thr)2-(LacNAc)-(Thr)3-(LacNAc)-(Thr)3-GlyOH 5. Como precursores destes glicopeptídeos os blocos de construção GlcNAc-FmocThrOH 24, GlcNAc-FmocThrOH 25, Gal-FmocThrOH 27 e LacNAc-FmocThrOH 75 foram sintetizados por meio de reações de glicosilação do aminoácido treonina 18, contendo os grupos protetores N-Fmoc e O-Bn, com os correspondentes açúcares GlcNAcCl 12, GalBr 13 e LacN3Cl 33, seguidas de reações de hidrogenólise (10% Pd-C/ H2) para desproteção do grupo O-Bn e posterior acoplamento em cadeia peptídica rica em seqüência de treonina. Os aminoácidos glicosilados GlcNAc-ThrOH 22 e GlcNAc-ThrOH 23, totalmente desprotegidos, foram empregados em reações enzimáticas com a enzima 1,4-GalT, sendo obtidos os dissacarídeos glicosídicos LacNAc-ThrOH 53 e LacNAc-ThrOH 41 (também sintetizado quimicamente). Os dissacarídeos glicosídicos 41 e 53, os glicopeptídeos 2 e 4 e o aminoácido glicosilado Gal- ThrOH 28 foram submetidos aos ensaios enzimáticos com a enzima TcTS, sendo verificada a sialilação de todos os aceptores testados em rendimentos elevados, o que confirmou que estes compostos podem atuar como potenciais substratos da enzima TcTS. / Trypanosoma cruzi trans-sialidase (TcTS) belongs to the family of glycoproteins expressed on the surface of the parasite and constitutes one of the few examples of natural surface glycosyltransferases found in eucariotes. T. cruzi can not synthesize sialic acid itself and uses a trans-sialidase enzyme to scavenge this monosaccharide from host glycoconjugates to sialylate acceptors molecules, such as GPI (glycosylphosphatidylinositol)-anchored mucins, that are present in parasite plasma membrane. This enzyme is specific to catalise, preferentially, the transference of sialic acid to mucin glycoproteins, originating -2,3- linkages with acceptor galactose molecules in the parasite surface. The sialylated mucin molecules are involved in the attachment and subsequent penetration of the parasite into host cells. Given the heterogeneity of T. cruzi mucin molecules, there are no suitable synthetic occurring sources of TcTS glycopeptide substrates. Thus, the objective of this work was the development of chemical and chemoenzymatic methods of synthesis of T. cruzi mucin glycopeptides in order to investigate the nature of the molecular interactions involved in recognition and processing of containing sialic acid glycosides, in the presence of trans-sialidase. A better understanding of these interactions led to drug design of selective potential inhibitors for T. cruzi trans-sialidase. Some of the main glycopeptides obtained by methods of solid phase and chemoenzymatic synthesis with 1,4-galactosyltransferase (1,4-GalT) enzyme were: NH2(Thr)2-(LacNAc)- (Thr)3-GlyOH 2, NH2(Thr)2-(LacNAc)-(Thr)3-GlyOH 4 and NH2(Thr)2-(LacNAc)-(Thr)3- (LacNAc)-(Thr)3-GlyOH 5. As precursors of these glycopeptides, the building blocks GlcNAc-FmocThrOH 24, GlcNAc-FmocThrOH 25, Gal-FmocThrOH 27 and LacNAc- FmocThrOH 75 were synthesized by glycosylation reactions of the threonine amino acid 18, containing the protecting groups N-Fmoc and O-Bn, with the correspondent sugars GlcNAcCl 12, GalBr 13 and LacN3Cl 33, followed by hydrogenolysis reactions (10% Pd- C/ H2) for deprotection of O-Bn group and later coupling into the peptide chain rich in threonine sequence. The glycosylated amino acids GlcNAc-ThrOH 22 and GlcNAc-ThrOH 23, totally deprotected, were employed in enzymatic reactions with 1,4-GalT, being obtained the disaccharide glycosides LacNAc-ThrOH 53 and LacNAc-ThrOH 41 (also chemically synthesized). The disaccharide glycosides 41 and 53, the glycopeptides 2 and 4 and the glycosylated amino acid Gal-ThrOH 28 were submitted to enzymatic assays with TcTS enzyme, being verified the sialylation of all tested acceptors in high yields, which confirmed that these compounds can act as potential acceptors substrates for TcTS enzyme.

Mucinas são glicoproteínas altamente O-glicosiladas cuja principal característica estrutural é a presença de -GalNAc ligado aos resíduos hidroxilados de serina e treonina. Em alterações celulares malignas, esse núcleo é exposto como um antígeno carboidrato associado a tumor (Tn) e sua alta expressão em células cancerosas faz dele um alvo para o desenvolvimento de abordagens contra o câncer. Mucinas de Trypanosoma cruzi, agente etiológico da Doença de Chagas, apresentam -GlcNAc ligado à apoproteína, envolvido no processo de sialilação catalisado pela enzima fundamental trans-sialidase (TcTS) mediadora da invasão celular. Sendo o componente glicosídico do antígeno Tn um análogo estrutural e funcional de -GlcNAc, pode influenciar na atividade de TcTS, alvo terapêutico para a Doença de Chagas. Neste contexto, foram sintetizados glicopeptídeos lineares e cíclicos derivados de GalNAc mimetizando sua ocorrência em mucinas tumorais e parasitárias. Doadores e aceptores glicosídicos convenientemente protegidos foram preparados e ligados entre si com -estereosseletividade por dois métodos de glicosilação: perclorato/carbonato de prata (promotor clássico de referência) e brometo de mercúrio (promotor pela primeira vez utilizado para doadores glicosídicos do tipo azidocloreto). Os blocos de glicoaminoácidos obtidos foram acoplados a um segundo resíduo, formando glicodipeptídeos lineares inéditos, que originaram glicodicetopiperazinas funcionalizadas com -GalNAc, igualmente inéditas a literatura, mediante a etapa de desproteção/ciclização. Glicoaminoácidos intermediários contendo -GalNAc foram desprotegidos e submetidos a ensaios de cinética enzimática em TcTS, apresentando expressiva inibição de 57% a 79% da atividade da enzima. Os mesmos blocos foram avaliados quanto à citotoxicidade em células tumorais, apresentando entre 73% e 79% de morte celular na linhagem Jurkat e cerca de 30% na linhagem B16F10. Os resultados ensaios biológicos sugerem que os compostos de interesse preparados podem atuar como inibidores da enzima TcTS e agentes de citotoxicidade seletiva em células tumorais. / Mucins are heavily O-glycosylated glycoproteins which major feature being the presence of -GalNAc bound to hydroxylated protein residues of serine and threonine. In malignant cell transformation this core is exposed as a tumor associated carbohydrate antigen (Tn), and its high-level expression in cancer cells turns it into a target for developing anticancer approaches. Mucins from Trypanosoma cruzi, aetiologic agent of Chagas Disease, display -GlcNAc linking glycans to the apoprotein, involved in the sialilation process catalized by tran-sialidase enzyme (TcTS), essential cell invasion by the parasite. Being Tn antigen an structural and functional analogue of -GlcNAc, it may interfere on TcTS, a therapeutic target Chagas Disease. In this context, linear and cyclic glycopeptides containing GalNAc were synthesized, mimicking their natural occurrence in tumoral and parasite mucins. Glycosidic donors and acceptors, conveniently protected were prepared and bound to each other with -stereoselectivity, though two glycosylation methods: silver perchlorate/carbonate (classical reference promoter) and mercuric bromide (first used as a promoter for azidochloride donors). Glycoaminoacids building blocks obtained were coupled to a second residue, furnishing novel linear glycopeptides, which generated glicodiketopiperazines functionalized with -GalNAc, equally unpublished, upon deprotection/cyclization step. Intermediate -GalNAc-containing glycoaminoacids were deprotected and subjected to kinetic enzymatic assay on TcTS, showing expressive enzyme activity inhibition from 57% to 79%. The same compounds were assessed for cytotoxicity on tumoral cells, showing from 73% to 79% of death for Jurkat cells and about 30% for B16F10 cells. Biological results sugest that the prepared compounds of interest may act as TcTS enzyme inhibitors and selective cytotoxic agents on tumoral cells.

As funções abrangentes e complexas de carboidratos nos sistemas biológicos oferecem muitas possibilidades para explorar essas estruturas no desenvolvimento de estratégias terapêuticas. Como consequência de sua estrutura e função, algumas glicosidases e glicosiltransferases envolvidas em patologias significativas como diabetes e doença de Chagas são alvos interessantes na busca por inibidores enzimáticos baseados em carboidratos. Assim, o conhecimento de características estruturais e mecanismo de ação de ?- e ?-glucosidases e trans-sialidases e as sólidas evidências de que glicosidases são sensíveis a efeito de multivalência sustentaram o planejamento de glycoclusters potencialmente inibidores dessas enzimas contendo três, quatro ou seis unidades correlatas aos seus substratos naturais (glicose e galactose/ácido siálico). Adicionalmente foram propostos glycoclusters baseados na estrutura do glicoaminoácido ?-GalNAc-O-Thr. Empregando reações de cicloadição CuAAC, treze dos dezesseis glycoclusters tetra- e hexavalentes inicialmente propostos foram obtidos em bons rendimentos, sendo 8 derivados de glicose, 4 de galactose e o derivado tetravalente de ácido siálico 7. Dez desses compostos são inéditos na literatura. Com a finalidade de gerar diversidade estrutural o derivado trivalente 29 foi preparado e permitiu o acoplamento de um imino-açúcar D-gluco ou L-gulo DNJ a estruturas trivalentes de glicose. A mesma estratégia levou à obtenção do glycocluster 85, contendo unidades de galactose e um resíduo de ácido siálico. Ensaios de cinética em ?-glucosidases de arroz e Saccharomyces cerevisiae e ?-glucosidase de amêndoas com os glycoclusters derivados de glicose 1-4, 9-12 e 63-66 mostraram atividade interessante apenas para os compostos mistos, evidenciando a importância do imino-açúcar para a interação com essas enzimas. No que diz respeito aos derivados multivalentes de galactose e/ou ácido siálico 5-7, 13, 14 e 85, inibição expressiva da enzima TcTS foi alcançada pelo derivado 7 (IC50 450 ?M). Ensaios de atividade tripanocida, bloqueio de invasão e citotoxicidade sobre fibroblastos de mamífero não-infectados cultivados in vitro evidenciaram atividade de todos esses compostos contra a forma amastigota e bloqueio de invasão celular por T. cruzi (diminuindo a infecção em concentrações de até 25?M). / The comprehensive and elaborate functions of carbohydrates in biological systems offer countless possibilities to apply these structures in the development of therapeutic strategies. Because of their structure and function, some glycosidases and glycosyltransferases involved in pathological conditions such as diabetes and Chagas disease are interesting targets in the search for carbohydrate-based enzyme inhibitors. Thus, the knowledge of structural features and the mechanism of action of ?- and ?-glucosidases and trans-sialidases, combined with strong evidences that glycosidases are sensitive to multivalent effect, have supported the design of substrate-based glycoclusters with potential glycosidases inhibitory properties. In addition, glycoclusters based on the structure of the ?-GalNAc-O-Thr glycoamino acid have been planned. Using CuAAC cycloaddition reactions, thirteen of the sixteen tetra- and hexavalent glycoclusters were obtained in good yields, being 8 glucose derivatives, 4 galactose, and the tetravalent sialic acid derivative 7. Ten of these compounds are unpublished. In order to generate structural diversity, the trivalent block 29 was prepared and allowed the coupling of trivalent glucose clusters to iminosugars D-gluco or L-gulo DNJ isomers. The same strategy afforded glycocluster 85, containing galactose units and a sialic acid residue. Kinetic assays in ? and ?-glucosidases with the glucose-derived glycoclusters 1-4, 9-12 and 63-66 showed interesting activity only for the heteroclusters compounds, evidencing the relevance of iminosugars for the interaction with these enzymes. Regarding galactose and/or sialic acid cluster 5-7, 13, 14 and 85, significant inhibition of the TcTS enzyme was achieved by derivative 7 (IC50 450 ?M). In vitro assays for trypanocidal activity and cytotoxicity showed good results for of all these compounds. They appear to block host cell invasion by T. cruzi (reducing infection index in concentrations up to 25?M).