[pt] O termo agregopatia é utilizado para definir doenças relacionadas ao
dobramento incorreto e consequente agregação patológica de proteínas. A doença
de Alzheimer (DA) caracteriza-se pela agregação do peptídeo (beta)-amiloide (A(beta)),
enquanto o diabetes mellitus tipo 2 (DMT2) está relacionado ao polipeptídeo
amiloide das ilhotas pancreáticas (IAPP). O dobramento defeituoso de proteínas e
peptídeos leva à formação de oligômeros solúveis e tóxicos, que eventualmente
acarretam morte celular. Além disto, ambas doenças apresentam uma componente
endócrina (ou neuroendócrina no caso da DA), devido ao papel da insulina em
suas fisiopatologias. Uma vez que a interação entre certos íons metálicos, como
cobre(II), e determinados peptídeos é considerada uma das causas agravantes da
agregação proteica, busca-se impedir ou atenuar as interações anômalas metalproteína através da utilização de metalóforos hidrazônicos. Estes são compostos
com afinidade moderada por biometais, desenvolvidos com o intuito de restaurar a
homeostase metálica e reduzir o estresse oxidativo presente nestas doenças. Neste
contexto, o presente trabalho descreve o desenvolvimento de dois novos
metalóforos cujas estruturas foram inspiradas em moléculas que se ligam a
receptores celulares: X1TMP (1-metil-1H-imidazol-2-carboxaldeído 3,4,5-
trimetoxibenzoíl hidrazona), baseado na mescalina, que se liga seletivamente à
receptores cerebrais, e X1NIC (1-metil-1H-imidazol-2-carboxaldeído nicotinoíl
hidrazona), pensado com base na estrutura da nicotina, que apresenta receptores
funcionais nas ilhotas pancreáticas e em células (beta). Na primeira parte do trabalho,
avaliou-se o potencial metalofórico do X1TMP frente a modelos biofísicos de
DA, utilizando o peptídeo A(beta)1-40 e seu fragmento coordenante A(beta)1-16,
comparando-o com seu derivado não-substituído X1Benz (1-metil-1H-imidazol2-carboxaldeído benzoíl hidrazona). Os valores de log P calculados e
experimentais foram semelhantes para ambos e dentro da faixa ideal e, de maneira
geral, todos os parâmetros físico-químicos avaliados estão de acordo com as
diretrizes para fármacos orais direcionados ao sistema nervoso central. A partir do
método de Job, foi verificado que ambas hidrazonas apresentaram interação com
cobre(II) com estequiometria do tipo ML. Os valores aparentes de log K foram de
5,74 mais ou menos 0,15 e 5,87 mais ou menos 0,11 para X1TMP e X1Benz respectivamente, indicando que
a presença das metoxilas não influencia na estabilidade do complexo formado.
Ambos os compostos foram capazes de diminuir a produção de espécies reativas
de oxigênio pelo sistema Cu(A(beta)) sob condições pseudo-fisiológicas, com o
X1TMP sendo ligeiramente mais eficaz do que o X1Benz. Além disto, as
hidrazonas foram capazes de inibir a agregação de A(beta) em condições equimolares
na presença e, surpreendentemente, na ausência de cobre(II). Utilizando a técnica
1H15N HSQC foi possível verificar que o X1Benz interage diretamente com o
peptídeo, o que justifica o efeito observado. Por outro lado, a inibição da
agregação mediada por cobre pode ocorrer através da formação de um complexo
ternário, como evidenciado por experimentos de 1H NMR. Na segunda parte do
trabalho, estudou-se o efeito do X1NIC no modelo de DMT2. Entretanto, uma
mistura de estereoisômeros geométricos foi obtida durante a síntese, o que
direcionou o estudo para comparação desses isômeros, e como ambos interagem
com o sistema Cu2+
‒hIAPP. Uma vez purificados e caracterizados, determinou-se
experimentalmente os valores de coeficiente de partição octanol-água
respectivamente como 0,62 mais ou menos 0,01 e 0,87 mais ou menos 0,02 para X1NIC-(E) e X1NIC-(Z).
Mais uma vez a afinidade aparente ligante-metal foi determinada, com valores de
log K = 5,82 mais ou menos 0,16 para o isômero tridentado (E) e 5,04 mais ou menos 0,04 para o isômero
bidentado (Z). O fragmento coordenante hIAPP18-22 foi utilizado para avaliar a
interação do peptídeo com o cobre(II) e o efeito dos ligantes neste sistema.
Através de experimentos de RMN de alto campo, a coordenação do tipo N3O foi
confirmada para o peptídeo, evidenciando a histidina como sítio de ancoragem do
metal. Ambos os isômeros formaram complexos ternários, embora com
estabilidades diferentes, conforme demonstrado tanto por RMN quanto por
voltametria cíclica. Por outro lado, a adição de um excesso de X1NIC-(E) se
mostrou eficaz na remoção de cobre ligado ao peptídeo, enquanto o mesmo não
foi observado para X1NIC-(Z), evidenciando a necessidade de um sítio tridentado
para uma boa ação metalofórica por parte destes ligantes. Vale ressaltar que
provavelmente os próprios complexos ternários sejam capazes de parcialmente
neutralizar os efeitos deletérios relacionados à química redox do metal. O presente
trabalho complementa o conhecimento acerca da nova geração de metalóforos
hidrazônicos contendo 1-metilimidazol, trazendo novas perspectivas para suas
aplicações em futuros trabalhos direcionados tanto para DA quanto para o DMT2. / [en] Both Alzheimer s disease (AD) and type-2 diabetes mellitus (T2DM) are
considered metal-enhanced aggregopathies, in which the anomalous interactions
between copper(II) and the A(beta) and IAPP peptides, respectively, lead to protein
misfolding, aggregation and oxidative stress. In this scenario, our research group
proposed the use of 1-methylimidazole-containing N-acylhydrazones as
metallophores, aiming to compete with the interaction of this metal ion with
amyloidogenic proteins, intervening in the process of aggregation and restoring
metal homeostasis. In the present work, two new compounds of this series were
proposed, based on the structure of mescaline and nicotine: X1TMP and X1NIC.
The first was evaluated in biophysical models of AD using the A(beta)1-40 peptide and
its fragment A(beta)1-16 and was compared to its unsubstituted analogue X1Benz.
X1NIC, on the other hand, was synthesized separately as its (E) and (Z) isomers,
and they were in turn studied using the coordinating hIAPP18-22 fragment in the
context of T2DM. X1TMP and X1Benz were both able to lessen the coppermediated production of ROS and prevent A(beta) aggregation in the presence and
absence of this metal. The formation of ternary species with different stabilities
was clearly demonstrated for the studied compounds in both AD and T2DM
systems using different techniques. In the case of T2DM, however, only X1NIC-
(E) seemed able to remove copper(II) from hIAPP18-22 at ligand excess conditions,
which is consistent with its higher affinity for this ion. It is worth mentioning that
all tridentate hydrazones [X1TMP, X1Benz and X1NIC-(E)] presented similar,
moderate, apparent affinity constant values, while X1NIC-(Z) had a weaker
interaction with copper since it performs as a bidentate ligand. In general, these
new compounds demonstrated promising metallophoric activity and proved ability
to interfere with the anomalous copper-peptide interactions. It is possible that the
ternary species are enough to partially passivate the metal, avoiding deleterious
redox cycling effects.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:puc-rio.br/oai:MAXWELL.puc-rio.br:67652 |
| Date | 20 August 2024 |
| Creators | ALESSANDRA CARVALHO DE S E SILVA |
| Contributors | NICOLAS ADRIAN REY |
| Publisher | MAXWELL |
| Source Sets | PUC Rio |
| Language | English |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | TEXTO |
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