Síntese, caracterização e estudo da relação estrutura-atividade (REA) de chalconas e de compostos heterocíclicos biologicamente ativos em doenças negligenciadas, hiperglicemia e leucemia

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas, Programa de Pós-Graduação em Química, Florianópolis, 2010Buscando fundamentalmente moléculas com potencial biológico, o interesse deste estudo foi sintetizar derivados heterocíclicos de estilbenóides, especialmente ftalidas e derivados isoindólicos, e uma biblioteca de chalconas, para estabelecimento das relações estrutura-atividade (REA). Foram obtidas e caracterizadas 121 chalconas, sendo 56 novos compostos, incluindo derivados com os substituintes da Árvore de Decisão de Topliss para anel aromático mono- ou di-substituído, e também variações estruturais. Obtiveram-se também novos derivados heterocíclicos de estilbenóides: 12 ftalidas (3 são novos compostos), 4 imidazo-isoindóis, 3 isoindolo-benzimidazóis e 4 benzilideno-isoindolinonas. As chalconas sintetizadas tiveram suas propriedades biológicas avaliadas em três doenças negligenciadas (tuberculose, doença de Chagas e leishmaniose), hiperglicemia e leucemia. Frente às células leucêmicas L1210, a chalcona R7 conferiu a melhor atividade citotóxica (IC50 = 13,3 M), provocando morte celular por apoptose. Sugere-se que, dentre os compostos que tem como anel A o grupo 2-naftil, a ação antileucêmica e apoptótica segue uma das linhas centrais da Árvore de Decisão de Topliss, a qual tem em sua extremidade o grupo 3-NO2. Nos modelos hiperglicêmicos in vivo, as nitrochalconas P4, P11, L6, C29, C30 e R7 apresentaram as melhores atividades hipoglicemiantes, com efeito rápido e prolongado. P4 e L6 estimularam a secreção de insulina em aproximadamente três vezes, sendo mais potentes que o fármaco glipizida. Seis chalconas (C37, R6, C33, C12, P11 e C31) foram identificadas como inibidores competitivos e seletivos da PtpA de Mycobacterium tuberculosis, e três (R32, C25 e P4) como inibidores competitivos da PtpB de M. tuberculosis, sendo R32 seletivo para PtpB. C37 e C31 reduziram a desfosforilação do alvo natural da PtpA, VPS33B, e diminuíram a carga bacteriana intracelular em macrófagos. Por sua pronunciada atividade inibitória enzimática, C37 (IC50 = 8,4 M para PtpA) e R32 (IC50 = 11,9 M para PtpB) aparecem como protótipos para o desenvolvimento de novos fármacos anti-tuberculose. A chalcona P4 apresentou importante atividade inibitória frente à enzima cruzaína de Trypanosoma cruzi (IC50 = 6,3 M), sendo considerada uma candidata a líder para a obtenção de fármacos anti-chagásicos. L3 e R32 mostraram excelente atividade anti-promastigota para Leishmania amazonensis (IC50 = 16,73 M e 13,31 M, respectivamente) e L. chagasi (IC50 = 13,57 M e 0,68 M, respectivamente), aparecendo como protótipos de novos fármacos para esta doença negligenciada. Alguns derivados heterocíclicos de estilbenóides sintetizados (I-300, I-310, I-340, I-380, I-0101, I-0102, I-0121 e I-0104) foram testados frente a uma cepa de Plasmodium falciparum sensível à cloroquina, porém, nenhum dos compostos melhorou a potência dos anteriormente ensaiados I-100 e I-120 (0,064 M)

Obtenção de chalconas sintéticas com potencial atividade biológica

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciênicias Físicas e Matemáticas. Programa de Pós-Graduação em 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 três séries de compostos, através de reações de condensação aldólica entre os aldeídos comerciais 3,4-metilenodióxi-benzaldeído e 2-naftaldeído com diferentes acetofenonas, e a 2,4,6-trimetóxi-acetofenona sintética com diferentes aldeídos. Foram obtidas trinta e quatro chalconas, sendo nove inéditas, e muitas das outras descritas na literatura sem propriedades biológicas conhecidas. As estruturas, após caracterização através de RMN de 1H e de 13C e de espectroscopia no IV, foram estudadas in vitro quanto às suas atividades anti-Leishmania amazonensis e como inibidoras da produção de nitrito, um indicador da produção de óxido nítrico, em macrófagos murinos da linhagem RAW 264.7 estimulados com LPS. Nos testes contra as formas amastigotas de Leishmania amazonensis, observou-se que a estrutura com uma hidroxila na posição 2 do anel A e a unidade metilenodioxila no anel B, e estruturas com uma unidade naftalênica no anel B, apresentaram forte atividade inibitória do crescimento do parasita, além de pouca toxicidade para as células. A análise da estrutura-atividade demonstra que a ação independe de fatores eletrônicos e depende predominantemente de fatores conformacionais. Estes efeitos são muito específicos, o que indicaria uma possível ação destes compostos na atividade de alguma enzima do parasita. A avaliação das chalconas frente ao processo inflamatório induzido demonstrou que as estruturas trimetoxiladas nas posições 2, 4 e 6 do anel A, tendo como substituintes do anel B um átomo de cloro ou um grupo nitro nas posições 3 e/ou 4, inibiram de maneira dose-dependente a produção de nitrito, apresentando valores de DI50 menores que os obtidos para o 1400 W, um inibidor altamente seletivo da iNOS. Dessa forma, há evidências de que sejam candidatas ao desenvolvimento de novos fármacos antiinflamatórios

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

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

Mycobacterium tuberculosis-secreted tyrosine phosphatases as targets against tuberculosis: exploring natural sources in searching for new drugs

Tuberculosis (TB) is an infectious disease caused by Mycobacterium tuberculosis (Mtb), which primarily affects the respiratory tract. Combinations of drugs are used for therapeutic synergism and to prevent the emergence of drug resistant strains, but even first-or second-choice drugs present some disadvantages, such as significant side effects and the need for long duration of treatments. Thus, new strategies for TB control and treatment are highly demanded. In this context, protein tyrosine phosphatases (PtpA and PtpB) are secreted by Mtb within the host macrophage and they have been shown to contribute to Mtb pathogenicity. The understanding of the role of these PTPs has led to interesting anti-TB drugs discovery. Here, we review the current knowledge on these two proteins as targets for novel anti-TB therapies, with particular emphasis on their mechanism of action and current advancements in developing small molecule inhibitors from natural sources

Discovery of <i>Mycobacterium tuberculosis</i> Protein Tyrosine Phosphatase B (PtpB) Inhibitors from Natural Products

<div><p>Protein tyrosine phosphatase B (PtpB) is one of the virulence factors secreted into the host cell by <i>Mycobacterium tuberculosis</i>. PtpB attenuates host immune defenses by interfering with signal transduction pathways in macrophages and, therefore, it is considered a promising target for the development of novel anti-tuberculosis drugs. Here we report the discovery of natural compound inhibitors of PtpB among an <i>in house</i> library of more than 800 natural substances by means of a multidisciplinary approach, mixing <i>in silico</i> screening with enzymatic and kinetics studies and MS assays. Six natural compounds proved to inhibit PtpB at low micromolar concentrations (< 30 µM) with Kuwanol E being the most potent with <i>K</i>_i = 1.6 ± 0.1 µM. To the best of our knowledge, Kuwanol E is the most potent natural compound PtpB inhibitor reported so far, as well as it is the first non-peptidic PtpB inhibitor discovered from natural sources. Compounds herein identified may inspire the design of novel specific PtpB inhibitors.</p> </div

Synthesis, Biological Evaluation, And Molecular Modeling of Chalcone Derivatives As Potent Inhibitors of Mycobacterium tuberculosis Protein Tyrosine Phosphatases (PtpA and PtpB)

Tuberculosis (TB) is a major infectious disease caused by Mycobacterium tuberculosis (Mtb). According to the World Health Organization (WHO), about 1.8 million people die from TB and 10 million new cases are recorded each year. Recently, a new series of naphthylchalcones has been identified as inhibitors of Mtb protein tyrosine phosphatases (PTPs). In this work, 100 chalcones were designed, synthesized, and investigated for their inhibitory properties against MtbPtps. Structure-activity relationships (SAR) were developed, leading to the discovery of new potent inhibitors with IC50 values in the low-micromolar range. Kinetic studies revealed competitive inhibition and high selectivity toward the Mtb enzymes. Molecular modeling investigations were carried out with the aim of revealing the most relevant structural requirements underlying the binding affinity and selectivity of this series of inhibitors as potential anti-TB drugs.CNPqCNPqCAPESCAPESFAPESPFAPESPMCTMCTFAPESCFAPESCFINEPFINE

Synthetic chalcones and sulfonamides as new classes of Yersinia enterocolitica YopH tyrosine phosphatase inhibitors

YopH plays a relevant role in three pathogenic species of Yersinia. Due to its importance in the prevention of the inflammatory response of the host, this enzyme has become a valid target for the identification and development of new inhibitors. In this work, an in-house library of 283 synthetic compounds was assayed against recombinant YopH from Yersinia enterocolitica. From these, four chalcone derivatives and one sulfonamide were identified for the first time as competitive inhibitors of YopH with binding affinity in the low micromolar range. Molecular modeling investigations indicated that the new inhibitors showed similar binding modes, establishing polar and hydrophobic contacts with key residues of the YopH binding site.CNPqCAPESFAPESCMCTIFINE

Sulfonyl-hydrazones of cyclic imides derivatives as potent inhibitors of the Mycobacterium tuberculosis protein tyrosine phosphatase B (PtpB)

Searching lead compounds for new antituberculosis drugs, the activity of synthetic sulfonamides and sulfonyl-hydrazones were assayed for their potential inhibitory activity towards a protein tyrosine phosphatase from Mycobacterium tuberculosis - PtpB. Four sulfonyl-hydrazones N-phenylmaleimide derivatives were active (compounds 14, 15, 19 and 21), and the inhibition of PtpB was found to be competitive with respect to the substrate p-nitrophenyl phosphate. Structure-based molecular docking simulations were performed and indicated that the new inhibitor candidates showed similar binding modes, filling the hydrophobic pocket of the protein by the establishment of van der Waals contacts, thereby contributing significantly to the complex stability.CNPqCoordenacao de Aperfeicoamento de Pessoal de Nivel Superior (CAPES)MCT Ministério de Ciência e TecnologiaFINEPFAPES