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Previous issue date: 2011-06-30 / Universidade Federal de Minas Gerais / Chagas disease, caused by the flagellate protozoan of the family Trypanosomatidae Trypanosoma cruzi, is endemic in Latin America. The available drugs are ineffective and cause severe side effects. Therefore, it is necessary the discovery and development of new drugs for Chagas disease chemotherapy. The cruzain enzyme (EC 3.4.22.51) is expressed in all T. cruzi life cycle and represents a valid target against Chagas disease. The search for new cruzain enzyme inhibitors was carried out through the development of a new strategy using in silico methods, based on integrated ligand and target virtual screening. The consensus of different virtual screenings allowed the selection of 23 molecules for in vitro assays, from a virtual library containing approximately 8.5 million structures collected from the commercial database ZINC. The compounds were assayed against the cruzain and human homologous cathepsin-L and 12 presented inhibitory activity. The IC50 values ranged from 5.6 to 73.9 μM for cruzain and 8.6 to 89.1 μM for cathepsin-L. The apparent inhibition constant (Ki app) of the identified compounds ranged from 3.7 and 64.5 μM for cruzaínain and 3.8 to 87.1 μM for the cathepsin-L and showed competitive inhibition mechanisms. New molecular classes of non-covalent inhibitors of the enzyme cruzain were identified. Two substances were validated as inhibitors by evaluating compound analogs to establishing relationships between molecular structure and biological activity; a substance with the ligand efficiency of 0.33 kcal mol-1 NA-1 was identified. Two enzyme inhibitors showed trypanocidal activity against the Y strain of T. cruzi trypomastigotes with potency comparable to the drug benznidazole®. The micromolar activity of the compounds against the cruzain enzyme and the confirmed activity against the parasite provide the opportunity for molecular optimization and improve the bioactive compounds design with known mode of action. / A doença de Chagas, causada pelo parasito tripanossomatídeo Trypanosoma cruzi, é uma doença endêmica distribuída por toda América Latina. Os fármacos disponíveis são ineficientes e apresentam sérios efeitos colaterais. Portanto, são necessários novos fármacos para a quimioterapia da doença de Chagas. A enzima cruzaína (EC 3.4.22.51) de T. cruzi é expressa durante todo o ciclo de vida e representa um alvo validado contra a doença da Chagas. A busca de novos inibidores da enzima cruzaína foi realizada pelo desenvolvimento de uma estratégia integrada utilizando métodos in silico baseados na estrutura do ligante e do receptor e métodos in vitro. O consenso dos diferentes métodos de ensaios virtuais permitiu a seleção de 23 moléculas para os ensaios in vitro, a partir de uma coleção virtual com cerca de 8,5 milhões de estruturas provenientes do banco de moléculas comerciais ZINC e 12 apresentaram atividade inibitória frente à enzima cruzaína e sua homóloga catepsina-L de humanos. Os valores de IC50 variaram entre 5,6 e 73,9 μM para cruzaína e 8,6 a 89,1 para catepsina-L. As constantes de inibição aparentes (Ki app) da série de compostos identificados variaram entre 3,7 e 64,5 μM para a cruzaína e 3,8 a 87,1 μM para a catepsina-L e apresentaram mecanismos competitivos de inibição. Novas classes moleculares inéditas de inibidores não covalentes da enzima cruzaína foram identificadas. Duas substâncias foram validadas como inibidores através de avaliação de análogos para o estabelecimento de relações entre a estrutura molecular e atividade biológica, uma substância com eficiência do ligante de 0,33 kcal mol-1 NA-1 foi identificada. Dois inibidores enzimáticos apresentaram atividade tripanossomicida frente à cepa Y do T. cruzi em sua forma tripomastigota com potência comparável ao Benzonidazol®. A inibição da enzima cruzaína com atividade confirmada frente ao T. cruzi oferece a oportunidade de otimização da estrutura molecular da substância matriz e valoriza a racionalização do processo de identificação de substâncias bioativas com modo de ação conhecido.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/6201 |
| Date | 30 June 2011 |
| Creators | Wiggers, Helton José |
| Contributors | Montanari, Carlos Alberto |
| Publisher | Universidade Federal de São Carlos, Programa de Pós-graduação em Química, UFSCar, BR |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSCAR, instname:Universidade Federal de São Carlos, instacron:UFSCAR |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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