Síntese e avaliação da atividade anti-leishmania de chalconas derivadas do 1-naftaldeído

TCC (graduação) - Universidade Federal de Santa Catarina. Centro de Ciências Físicas e Matemáticas. Curso de Química.Este trabalho envolveu a síntese, caracterização e avaliação da atividade biológica de chalconas polissubstituídas, que têm suas estruturas relacionadas a produtos naturais já isolados. Sintetizou-se uma série de compostos, por meio de reações de condensação aldólica entre o 1-naftaldeído com diferentes acetofenonas sintéticas. Foram obtidas 13 chalconas, sendo 4 inéditas, e as demais descritas na literatura mas sem suas propriedades biológicas conhecidas. As estruturas foram caracterizadas por RMN de 1H e espectroscopia no IV, e foram testadas in vitro quanto à sua atividade anti-Leishmania, contra formas promastigotas de Leishmania brasiliensis. As estruturas que possuem no anel A uma hidroxila na posição 3, ou grupos metoxila especificamente na posição 4; 2,5 e 2,4, bem como o anel A sem substituintes, apresentaram forte atividade inibitória do crescimento do parasita. Analisando a estrutura-atividade, observamos que a ação depende predominantemente de fatores conformacionais, o que poderia indicar uma possível interação destes compostos na atividade de alguma enzima do protozoário. Os valores de IC50 obtidos para as chalconas mais ativas apresentaram-se promissoras, o que nos proporcionará a continuidade da pesquisa com estas moléculas

Síntese e estudos da relação estrutura-atividade de chalconas biologicamente ativas em células de melanoma B16-F10 e na PtpA de Mycobacterium tuberculosis

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas. Programa de Pós-Graduação em Química.Chalconas são compostos intermediários essenciais para a biossíntese dos flavonóides em plantas e têm demonstrado uma grande variedade de efeitos farmacológicos. Em vista disso, um dos objetivos deste trabalho foi estudar a atividade antitumoral das hidroxichalconas em células murinas de melanoma B16-F10. Foi analisada a viabilidade celular em células tumorais e em células não-tumorais (VERO), bem como, o mecanismo de morte celular. Observou-se que as hidroxichalconas 1, 3 e 13 reduziram a viabilidade celular da B16-F10, em 98%, 75% e 50%, e das células VERO em 83%, 39% e 30%, respectivamente, quando comparadas com o grupo controle. Apenas as hidroxichalconas 1 e 3 induziram a fragmentação do DNA e a hidroxichalcona 1 mostrou o menor valor de IC50 em 24 e em 72 horas, nas concentrações de 57µM e 12µM, respectivamente. A hidroxichalcona 3 apresentou o menor valor de IC50 em 48h, 28µM. Através de ensaios anteriores com análogos metoxilados no anel A, pode-se sugerir que os grupos hidroxila, presentes somente neste anel, sejam responsáveis pela citotoxicidade dos compostos 1 e 3. Desta forma, estas hidroxichalconas mostram-se promissoras para a continuidade dos estudos de mecanismo de ação. Outra proposta deste trabalho foi a busca por compostos anti-tuberculose, através do estudo da atividade de 22 naftilchalconas sobre a proteína tirosina fosfatase A de Mycobacterium tuberculosis - PtpA, que está relacionada com a virulência da bactéria. Os compostos mais ativos apresentaram valores de IC50 de 8,4±0,9 M (22), 23,1±1,6 M (29) e 39,5±1,1 M (14). A análise da estrutura-atividade revelou que o fator predominante para a atividade dessas moléculas é a posição e a natureza dos substituintes no anel A, e o padrão de substituição do anel B pelos grupos 1 ou 2-naftil. O estudo cinético desta família de compostos indicou que o mecanismo de inibição ocorre de forma competitiva no sítio ativo e, através de modelagem molecular, verificamos como ocorre o reconhecimento dos inibidores pela proteína, através de estudos de docking da PtpA com os inibidores. Estes estudos revelaram que a posição das metoxilas presentes no anel A são essenciais para a atividade das moléculas, pois estas fazem ligação hidrogênio com os resíduos de aminoácidos Arg17, His49 e Thr12; e o anel B contendo o grupo 2-naftil faz interações hidrofóbicas com o Trp48, do tipo p stacking, mais fortes se comparadas ao grupo 1-naftil como anel B. Considerando o conjunto de resultados obtidos, estas naftilchalconas mostraram ação específica como inibidoras da MPtpA

Busca racional por moléculas bioativas em modelos de diabetes, leucemia e tuberculose

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas. Programa de Pós-Graduação em Química.Esta tese apresenta o desenho racional de moléculas bioativas baseadas na estrutura de fármacos (ou moléculas ativas) e está subdividida em três capítulos de acordo com cada patologia-alvo: 1) diabetes; 2) leucemia e 3) tuberculose. No capítulo 1, foram planejadas e sintetizadas sulfonamidas e sulfonil(tio)uréias, baseadas na estrutura da glibenclamida, para obtenção de potenciais agentes hipoglicemiantes, num total de 22 compostos, sendo 15 inéditos. A sulfonamida 5, mostrou a mais pronunciada atividade, contribuindo para a homeostase da glicose, uma vez que é equipotente a glibenclamida, mas sem provocar sobrecarga das células-? nos processos de secreção. No capítulo 2, foram sintetizadas quatro classes de compostos: acil-hidrazonas, oxadiazóis, imidas e tiazolidinonas baseadas nos fármacos colchicina e combretastatina A-4, num total de 62 moléculas, sendo 34 estruturas inéditas. 29 foi o composto mais potente, com atividade de 15nM frente às células da linhagem Jurkat e de 25nM em células REH, apresentando baixa toxicidade para células normais, e como mecanismo de ação, a inibição da tubulina. No capítulo 3, apresenta-se o primeiro estudo de screening virtual de bibliotecas de compostos na PtpB de M. tuberculosis, baseados na única estrutura de raio-X disponível PtpB:OMTS. Na primeira etapa, realizou-se o screening da biblioteca de produtos naturais com mais de 800 compostos resultando na identificação do composto mais ativo, competitivo e seletivo: Kuwanol E (Ki =1,6 µM). Em uma segunda etapa, foi analisada a biblioteca de compostos comerciais Drugs Now do banco de dados ZINC, com mais de 5 milhões de estruturas, resultando na seleção de 13 moléculas através de docking/rescoring

Brain-wide mapping of c-fos expression in the single prolonged stress model and the effects of pretreatment with ACH-000029 or prazosin.

Post-traumatic stress disorder (PTSD) is a mental health condition that is triggered by a stressful event, with symptoms including exaggerated startle response, intrusive traumatic memories and nightmares. The single prolonged stress (SPS) is a multimodal stress protocol that comprises a sequential exposure to physical restraint, forced swimming, predator scent and ether anesthesia. This procedure generates behavioral and neurobiological alterations that resemble clinical findings of PTSD, and thus it is commonly used to model the disease in rodents. Here, we applied c-fos mapping to produce a comprehensive view of stress-activated brain regions in mice exposed to SPS alone or to SPS after oral pretreatment with the serotonin-noradrenaline receptor dual modulator ACH-000029 or the α1-adrenergic blocker prazosin. The SPS protocol evoked c-fos expression in several brain regions that control the stress-anxiety response, including the central and medial amygdala, the bed nucleus of the stria terminalis, the pallidum, the paraventricular hypothalamus, the intermediodorsal, paraventricular and central medial thalamic nuclei, the periaqueductal gray, the lateral habenula and the cuneiform nucleus. These effects were partially blocked by pretreatment with prazosin but completely prevented by ACH-000029. Collectively, these findings contribute to the brain-wide characterization of neural circuits involved in PTSD-related stress responses. Furthermore, the identification of brain areas regulated by ACH-000029 and prazosin revealed regions in which SPS-induced activation may depend on the combined or isolated action of the noradrenergic and serotonergic systems. Finally, the dual regulation of serotonin and α1 receptors by ACH-000029 might represent a potential pharmacotherapy that can be applied in the peri-trauma or early post-trauma period to mitigate the development of symptoms in PTSD patients

Synthetic thiosemicarbazones as a new class of Mycobacterium tuberculosis protein tyrosine phosphatase A inhibitors.

Abstract Mycobacterium tuberculosis secretes two protein tyrosine phosphatases as virulence factors, PtpA and PtpB. Inhibition studies of these enzymes have shown significant attenuation of the M. tuberculosis growth in vivo. As PtpA mediates many effects on the regulation of host signaling ensuring the intracellular survival of the bacterium we report, for the first time, thiosemicarbazones as potential novel class of PtpA inhibitors. Several compounds were synthesized and biologically evaluated, revealing interesting results. Enzyme kinetic assays showed that compounds 5, 9 and 18 are non-competitive inhibitors of PtpA, with Ki values ranging from 1.2 to 5.6 µM. Modeling studies clarified the structure-activity relationships observed in vitro and indicated a possible allosteric binding site in PtpA structure. To the best of our knowledge, this is the first disclosure of potent non-competitive inhibitors of PtpA with great potential for future studies and development of analogues

Synthetic compounds from an in house library as inhibitors of falcipain-2 from Plasmodium falciparum

Falcipain-2 (FP-2) is a key cysteine protease from the malaria parasite Plasmodium falciparum. Many previous studies have identified FP-2 inhibitors; however, none has yet met the criteria for an antimalarial drug candidate. In this work, we assayed an in-house library of non-peptidic organic compounds, including (E)-chalcones, (E)-N'-benzylidene-benzohydrazides and alkyl-esters of gallic acid, and assessed the activity toward FP-2 and their mechanisms of inhibition. The (E)-chalcones 48, 54 and 66 showed the lowest IC50 values (8.5±0.8μM, 9.5±0.2μM and 4.9±1.3μM, respectively). The best inhibitor (compound 66) demonstrated non-competitive inhibition, and using mass spectrometry and fluorescence spectroscopy assays, we suggest a potential allosteric site for the interaction of this compound, located between the catalytic site and the hemoglobin binding arm in FP-2. We combined structural biology tools and mass spectrometry to characterize the inhibition mechanisms of novel compounds targeting FP-2.Fil: Bertoldo, Jean Borges. Universidade Federal de Santa Catarina; BrasilFil: Chiaradia Delatorre, Louise Domeneghini. Universidade Federal de Santa Catarina; BrasilFil: Mascarello, Alessandra. Universidade Federal de Santa Catarina; BrasilFil: Leal, Paulo César. Universidade Federal de Santa Catarina; BrasilFil: Sechini Cordeiro, Marlon Norberto. Universidade Federal de Santa Catarina; BrasilFil: Nunes, Ricardo José. Universidade Federal de Santa Catarina; BrasilFil: Salas Sarduy, Emir. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad de La Habana; CubaFil: Rosenthal, Philip Jon. University of California; Estados UnidosFil: Terenzi, Hernán. Universidade Federal de Santa Catarina; Brasi

Mechanisms underlying the antiproliferative effects of a series of quinoxaline-derived chalcones

The present study aimed to characterize the effects of quinoxaline-derived chalcones, designed on the basis of the selective PI3Kγ inhibitor AS605240, in oral cancer cells. Three lead compounds, namely N9, N17 and N23, were selected from a series of 20 quinoxaline-derived chalcones, based on an initial screening using human and rat squamous cell carcinoma lineages, representing compounds with at least one methoxy radical at the A-ring. The selected chalcones, mainly N9 and N17, displayed marked antiproliferative effects, via apoptosis and autophagy induction, with an increase of sub-G1 population and Akt inhibition. The three chalcones displayed marked in vitro antitumor effects in different protocols with standard chemotherapy drugs, with acceptable toxicity on normal cells. There was no growth retrieval, after exposure to chalcone N9 alone, in a long-term assay to determine the cumulative population doubling (CPD) of human oral cancer cells. A PCR array evaluating 168 genes related to cancer and inflammation, demonstrated striking actions for N9, which altered the expression of 74 genes. Altogether, our results point out quinoxalinic chalcones, mainly N9, as potential strategies for oral cancer treatment

Biochemical evaluation of a series of synthetic chalcone and hydrazide derivatives as novel inhibitors of cruzain from Trypanosoma cruzi

Chagas’ disease, a parasitic infection widely distributed throughout Latin America, is a major public health problem with devastating consequences in terms of human morbidity and mortality. The enzyme cruzain is the major cysteine protease from Trypanosoma cruzi, the etiologic agent of American trypanosomiasis or Chagas’ disease, and has been selected as an attractive target for the development of novel trypanocidal drugs. In the present work, we describe the synthesis and inhibitory effects of a series of thirty-three chalcone and seven hydrazide derivatives against the enzyme cruzain from T. cruzi. Most of the compounds showed promising in vitro inhibition (IC50 values in the range of 20-60 μM), which suggest the potential of these compounds as lead candidates for further development. Twelve compounds have not been reported before, and four of them (7, 13, 16 e 18) are among the most potent inhibitors of the series.A doença de Chagas, uma infecção parasitária amplamente distribuída na América Latina, é um problema grave de saúde pública com conseqüências devastadoras em termos de morbidade e mortalidade humana. A enzima cruzaína é a principal cisteíno protease do Trypanosoma cruzi, agente etiológico da tripanossomíase Americana ou doença de Chagas, e foi selecionada como alvo atrativo para o desenvolvimento de novos fármacos tripanocidas. No presente trabalho, a síntese e os efeitos inibitórios de uma série de trinta e três chalconas e sete hidrazidas são descritos contra a enzima cruzaína de T.cruzi. A maioria dos compostos mostraram inibição promissora in vitro (valores de IC50 na faixa de 20-60 μM), o que sugere o potencial desses compostos como candidatos a líderes para contínuo desenvolvimento. Doze compostos são inéditos, sendo que quatro destes (7, 13, 16 e 18) estão entre os inibidores mais potentes da série.CNPqFAPESPCAPE

Structural characterization of human Vaccinia-Related Kinases (VRK) bound to small-molecule inhibitors identifies different P-loop conformations

The human genome encodes two active Vaccinia-related protein kinases (VRK), VRK1 and VRK2. These proteins have been implicated in a number of cellular processes and linked to a variety of tumors. However, understanding the cellular role of VRKs and establishing their potential use as targets for therapeutic intervention has been limited by the lack of tool compounds that can specifically modulate the activity of these kinases in cells. Here we identified BI-D1870, a dihydropteridine inhibitor of RSK kinases, as a promising starting point for the development of chemical probes targeting the active VRKs. We solved co-crystal structures of both VRK1 and VRK2 bound to BI-D1870 and of VRK1 bound to two broad-spectrum inhibitors. These structures revealed that both VRKs can adopt a P-loop folded conformation, which is stabilized by different mechanisms on each protein. Based on these structures, we suggest modifications to the dihydropteridine scaffold that can be explored to produce potent and specific inhibitors towards VRK1 and VRK2

HIV-associated progressive multifocal leukoencephalopathy: longitudinal study of JC virus non-coding control region rearrangements and host immunity

John Cunningham virus (JCV), the etiological agent of progressive multifocal leukoencephalopathy (PML), contains a hyper-variable non-coding control region usually detected in urine of healthy individuals as archetype form and in the brain and cerebrospinal fluid (CSF) of PML patients as rearranged form. We report a case of HIV-related PML with clinical, immunological and virological data longitudinally collected. On admission (t0), after 8-week treatment with a rescue highly active antiretroviral therapy (HAART), the patient showed a CSF-JCV load of 16,732 gEq/ml, undetectable HIV-RNA and an increase of CD4+ cell count. Brain magnetic resonance imaging (MRI) showed PML-compatible lesions without contrast enhancement. We considered PML-immune reconstitution inflammatory syndrome as plausible because of the sudden onset of neurological symptoms after the effective HAART. An experimental JCV treatment with mefloquine and mirtazapine was added to steroid boli. Two weeks later (t1), motor function worsened and MRI showed expanded lesions with cytotoxic oedema. CSF JCV-DNA increased (26,263 gEq/ml) and JCV viremia was detected. After 4 weeks (t2), JCV was detected only in CSF (37,719 gEq/ml), and 8 weeks after admission (t3), JC viral load decreased in CSF and JCV viremia reappeared. The patient showed high level of immune activation both in peripheral blood and CSF. He died 4 weeks later. Considering disease progression, combined therapy failure and immune hyper-activation, we finally classified the case as classical PML. The archetype variant found in CSF at t0/t3 and a rearranged sequence detected at t1/t2 suggest that PML can develop from an archetype virus and that the appearance of rearranged genotypes contribute to faster disease progression