Planejamento, síntese e avaliação biológica de candidatos a fármacos: busca de inibidores epigenéticos da Sirtuína 2 Sir2 / Design, synthesis and biological evaluation of drug candidates: search for Sirtuin 2 (Sir 2) epigenetic inhibitors

As doenças negligenciadas são causadas por agentes infecciosos e parasitários, como vírus, bactérias, protozoários e helmintos. Essas doenças são prevalentes em populações de baixa renda que vivem em países em desenvolvimento e são responsáveis por incapacitar e levar milhares de pessoas à morte. Este nome se dá pois, apesar de sua grande relevância médica, recebem pouca atenção dos governos e indústrias farmacêuticas. Dentre essas doenças podemos destacar a Doença de Chagas, doença infecciosa causada pelo parasita hemoflagelado Trypanosoma cruzi. Endêmica em 21 países, com 6 a 7 milhões de pessoas infectadas resultando em 7500 mortes por ano. A quimioterapia disponível contra essa parasitose é baseada em apenas dois medicamentos, o benznidazol e o nifurtimox, ativos principalmente na fase aguda da doença e com efeitos adversos graves que comprometem a adesão ao tratamento e, além disso, apesar dos enormes esforços na pesquisa de novos agentes antichagásicos em nível nacional e internacional, na maioria realizada academicamente, ainda não foram encontradas alternativas terapêuticas para a doença, persistindo, assim, a necessidade de descoberta e desenvolvimento de novos fármacos. O início de um planejamento de um novo fármaco se dá pela definição de um alvo bioquímico a ser utilizado na busca de moléculas que possam exercer a função de inibidores ou moduladores, conforme a atividade biológica desejada. Neste sentido, as sirtuínas 2 (Sir2) são enzimas que se mostraram essenciais para o crescimento in vitro do T. cruzi em suas formas amastigota e epimastigota. No caso de tripanossomatídeos, em geral, a superexpressão de Sir2 está relacionada à sobrevivência de formas amastigotas. Assim, essas evidências indicam que a Sir2 de tripanosomatídeos tem grande potencial como alvo biológico na busca e desenvolvimento de novos fármacos antichagásicos. O objetivo principal deste projeto foi identificar moléculas que apresentaram atividade inibitória para a sirtuína 2 de T. cruzi por meio da utilização da estratégia de Planejamento de Fármacos Baseada no Ligante - Ligand Based Drug Design (LBDD) e o desenvolvimento de análogos dos inibidores da Sir2. A modificação molecular está entre algumas das técnicas tradicionais usadas no desenvolvimento racional de um fármaco, e é usada principalmente no desenvolvimento de análogos, e busca melhorar as propriedades farmacocinéticas e/ou farmacodinâmicas de um protótipo, obter propriedades de interação semelhantes ao alvo e, em alguns casos, revelar uma atividade biológica. Com este intuito, análogos do sirtinol e da salermida foram sintetizados e uma nova rota sintética utilizando o microrreator em fluxo contínuo foi desenvolvida e apresentou rendimento superior quando comparado à síntese em bancada. A partir desta metodologia foram obtidos 20 compostos. Os ensaios in vitro contra formas amastigotas do T. cruzi indicaram que 8 compostos inibiram a atividade parasitária em mais de 50%, na dose de 10 µM, sendo que alguns destes apresentaram maior inibição parasitária quando comparados ao benznidazol, o fármaco de referência e único disponível no Brasil. Com estes resultados preliminares, novos ensaios estão sendo realizados para identificar potência e mecanismo de ação destes candidatos a agentes tripanomicidas

Neglected diseases are caused by infectious and parasitic agents such as viruses, bacteria, protozoa and helminths. These diseases are prevalent in low-income populations living in developing countries and are responsible for disabling and killing thousands of people. They get this name because, despite their great medical relevance, they end up receiving little attention from governments and pharmaceutical industries. Among these diseases, we can highlight Chagas disease, an infectious endemic disease caused by the hemoflagellate parasite Trypanosoma cruzi. This disease is endemic in 21 countries, with 6 to 7 million people infected resulting in 7,500 deaths per year. Chemotherapy is based on just two drugs, benznidazole and nifurtimox, which are mainly active in the acute phase of the disease. These drugs have adverse effects that compromise adherence, even more, considering that they are not effective from the point of view of the chronic phase of the disease. Despite the enormous efforts in researching new anti-chagasic agents at the national and international level, and mostly carried out academically, therapeutic alternatives for the disease have not yet been found, thus, the need for the discovery and development of new drugs persists. Sirtuins 2 (Sir2) are enzymes that have been shown to be essential for the in vitro growth of T. cruzi in its amastigote and epimastigote forms. In the case of trypanosomatids in general, Sir2 overexpression is related to the survival of amastigote forms. Sir2 inhibitors, such as sirtinol, have shown efficacy in leishmanicides. Thus, these evidences indicate that Sir2 from trypanosomatids can be considered as a biological target in the search and development of new anti-chagasic drugs. The beginning of a new drug planning study is the definition of a biochemical target to be used in the search for molecules that can play the role of inhibitors or modulators, according to the desired biological activity. The main objective of this project was to identify molecules that presented inhibitory activity to sirtuin 2 of T. cruzi using the Ligand Based Drug Design (LBDD) strategy of planning and the development of analogues of Sir2 inhibitors. Molecular modification is a traditional technique used in the rational development of a drug, as well as the use of natural products, combinatorial chemistry, high-throughput screening (HTS), among others. Mainly used in the development of analogues, molecular modification is applied for different purposes, among them, it seeks to improve the pharmacokinetic and/or pharmacodynamic properties of a prototype, obtain target-like interaction properties and, in some cases, reveal an activity biological. For this purpose, analogues of sirtinol and salermide were synthesized and a new synthetic route using the microreactor in continuous flow was developed and presented superior yield when compared to benchtop synthesis. From this methodology, 20 compounds were obtained. in vitro assays against amastigote forms of T. cruzi indicated that 8 compounds inhibited parasitic activity by more than 50% at a dose of 10 µM, and some of these showed greater parasitic inhibition when compared to benznidazole, the reference drug, and only available in Brazil. With these preliminary results, new assays are being carried out to identify the potency and mechanism of action of these candidate trypanocidal agents

Planejamento, síntese e avaliação biológica de inibidores de falcipaína 2 como candidatos a antimaláricos / Design, synthesis and biological evaluation of falcipain 2 inhibitors as candidates for antimalarials

A malária, doença causada pelo protozoário do gênero Plasmodium, está entre as doenças que mais causam mortes os países subdesenvolvidosn. O hospedeiro é infectado por meio da picada do mosquito do gênero Anopheles, que introduz o parasita durante a hematofagia. As formas mais graves são causadas pelo Plasmodium vivax e o Plasmodium falciparum. As regiões mais afetadas por estas formas são África Subsaariana, Ásia, América Central e Sul. Desde o começo do século XXI, a Organização Mundial de Saúde (OMS) busca erradicar a doença, porém o P.falciparum se mostrou resistente aos fármacos antimaláricos existentes, dificultando a eficácia do tratamento. Isto, entre outros fatores, como mortalidade e alto índice de infecção, tornam necessárias novas pesquisas para a descoberta de novos fármacos mais seguros e eficazes contra a malária. Estudos têm mostrado como um alvo promissor para a criação de novos antimaláricos, a cisteína protease falcipaína, a qual se apresenta em três isoformas no parasita, sendo elas, falcipaína 1, 2 e 3. A falcipaína 2 está ligada com a hidrólise da hemoglobina, e seus inibidores vem sendo estudados como alternativas na busca de agentes antimaláricos. Derivados de semicarbazona, tais como o nitrofural e o hidroximetilnitrofural demonstraram atividade inibitória de cisteíno proteases parasitárias. Utilizando estratégias modernas de planejamento de fármacos e por meio da integração entre técnicas computacionais e experimentais, realizou-se o planejamento, síntese e avaliação biológica de compostos derivados dos ditiocarbazatos e tiossemicarbazonas, bioisosteros de semicarbazona, como inibidores da cisteíno protease falcipaína 2, no intuito de obter novos antimaláricos. Aplicaram-se técnicas de modelagem molecular em três séries de compostos (A, B e C), sendo a A e B derivados dos ditiocarbazatos e a C das tiossemicarbazonas. Estes estudos sugerem, três compostos da série A, quatro na série B e três na C com maior potencial para inibição da falcipaína 2. Isso devido aos resultados teóricos indicarem condições favoráveis ao ataque nucleofílico da cisteína 42 catalítica da falcipaína 2 às tiocarbonilass presentes nos compostos planejados. Estes derivados foram sintetizados, analisados por espectroscopia de ressonância magnética de 1H e 13C, espectroscopia de IV, ponto de fusão e pureza caracterizando sua formação. Após a obtenção, os compostos foram enviados para ensaios biológicos frente ao parasita P. falciparum. Os compostos testados não apresentaram inibição, porém é sabido que muitos inibidores enzimáticos não são ativos contra o parasita mesmo tendo alta potência contra a enzima, isto devido às barreiras a serem ultrapassadas até chegar ao alvo bioquímico, deste modo faz-se necessário ensaios contra a enzima para validar nossa hipótese

Malaria, a disease caused by the protozoan of the genus Plasmodium, is among the most deadly diseases in poor countries. The host is infected through the bite of the mosquito of the genus ,i>Anopheles, which introduces the parasite during hematophagy. The most severe forms are caused by Plasmodium vivax and Plasmodium falciparum. The regions most affected by these forms are Sub-Saharan Africa, Asia, Central and South America. Since the beginning of the 21st century, the World Health Organization (WHO) has sought to eradicate the disease, but P. falciparum has been resistant to antimalarial drugs treatment. Among other factors, such as mortality and high infection rates, new research is needed to find new, safer and more effective drugs against malaria. Studies have shown as a promising target for the creation of new antimalarial drugs, the cysteine protease falcipain, which is present in three isoforms in the parasite: falcipain 1, 2 and 3. Falcipain 2 is linked to the hydrolysis of hemoglobin, and its inhibitors have been studied as alternatives in the search for antimalarial agents. Derivatives of semicarbazone such as nitrofural and hydroxymethylnitrofural demonstrated inhibitory activity of parasitic cysteine proteases. Using modern strategies for drug design and the integration of computational and experimental techniques, the design, synthesis and biological evaluation of compounds derived from dithiocarbazates and thiossemicarbazones, semicarbazone biosynthesis as inhibitors of cysteine protease falcipain 2 were carried out in order to new antimalarials. Molecular modeling studies were performed in three series of compounds (A, B and C), with A and B being derived from dithiocarbazates and C from thiossemicarbazones. These studies suggest three compounds in the A series, four in the B series, and three in the C group with the greatest potential for inhibition of falcipain 2. This is due to the theoretical results indicating favorable conditions for the nucleophilic attack of the catalytic cysteine of falcipain 2 on thionyls present in the compounds planned. These derivatives were synthesized, analyzed by 1H and 13C magnetic resonance spectroscopy, IR spectroscopy and melting point, characterizing their formation. After being obtained, the compounds were sent for biological assays against the P. falciparum parasite. The compounds tested did not show inhibition, but it is known that many enzyme inhibitors are not active against the parasite even though they have high potency against the enzyme, this is due to the barriers to be overcome until reaching the biochemical target, thus enzyme to validate our hypothesis

Candidatos a novos agentes tuberculostáticos: planejamento e sí­ntese de inibidores da fosfopanteteí­na adenililtransferase / New antituberculosis agents' candidates: design and synthesis of phosphopantetheine adenylyltransferase inhibitors

A tuberculose (TB) é uma das maiores causas de morte por infecção no mundo, sendo que, em 2015, registraram-se 10,4 milhões de novos casos. O agente etiológico da doença, o Mycobacterium tuberculosis (Mtb), apresenta altos níveis de resistência frente aos quimioterápicos disponíveis para o tratamento da TB. Além disso, a terapia atual da doença explora poucos alvos essenciais ao Mtb. Neste sentido, explorar novos alvos, essenciais ao crescimento e sobrevivência da micobactéria é de grande interesse e poderia gerar fármacos mais efetivos, eficazes contra cepas resistentes e a forma latente da TB. Para este fim, o presente trabalho propôs o desenvolvimento de inibidores da enzima fosfopanteteína adenililtransferase (PPAT), a qual possui caráter regulatório na via de biossíntese da Coenzima A (CoA) da micobactéria. Inicialmente, propuseram-se 50 estruturas de potenciais inibidores da PPAT de M. tuberculosis (MtPPAT), baseando-se na estrutura de seu substrato, a fosfopanteteína, e na estrutura do sítio ativo da enzima. Em seguida, propuseram-se outros 28 ligantes. A fim de se prever as potenciais complementaridades entre os 78 inibidores propostos e o sítio ativo da MtPPAT, empregou-se a estratégia de docking. Posteriormente, realizaram-se cálculos semi-empíricos, com os complexos dos ligantes que se mostraram mais interessantes nas simulações de docking, a fim de se obter informações sobre a entalpia de interação dos ligantes com o sítio ativo da MtPPAT. A partir dos resultados obtidos nos estudos computacionais, selecionaram-se os inibidores que se mostraram mais promissores. A síntese destes ligantes e a de seus fragmentos foi realizada. Avaliaram-se a atividade microbiológica in vitro, bem como a citotoxicidade dos ligantes sintetizados. Alguns dos compostos sintetizados apresentaram atividade frente às cepas sensíveis e resistentes do Mtb na casa de micromolar. Todos os compostos ativos não foram considerados citotóxicos. A fim de validar o planejamento e o alvo dos possíveis inibidores, verificando a atividade inibitória desses frente à enzima MtPPAT, realizou-se a produção e purificação da enzima. Por fim, realizaram-se ensaios de inibição enzimática frente à MtPPAT, os quais permitiram a identificação dos primeiros inibidores da enzima já descritos, com atividade na casa de micromolar, validando-se o alvo em questão

Tuberculosis is one of the major causes of death by infection worldwide. In 2015, 10.4 thousand new cases of the disease were registered. The tuberculosis' causing agent Mycobacterium tuberculosis presents high levels of resistance for the available chemotherapy. Thereof, exploit new M. tuberculosis targets is of utmost importance to overcome drug resistant tuberculosis. In this sense, the enzyme phosphopantetheine adenylyltransferase (PPAT) generates scientific interest since it displays a regulatory role in the M. tuberculosis coenzyme A (CoA) biosynthesis. Therefore, the purpose of the present study was the development of M. tuberculosis PPAT (MtPPAT) inhibitors. Initially, 50 potentially MtPPAT inhibitors were designed based on MtPPAT's substrate and the enzyme's active site. After preliminary results, more 28 compounds were designed. Docking simulations were performed with the 78 compounds synthesized, leading to the prediction of the interaction between the proposed inhibitors and MtPPAT active site. Latelly, semi-empirical calculations were performed with the most promising compounds. These calculations were carried out to obtain information about the enthalpy interactions between compounds and MtPPAT active site. Computational studies led to the selection of the most promising inhibitors. Those compounds and some of their fragments were synthesized, purified, and characterized. The synthesized compounds had their in vitro microbiological activity and cytotoxicity evaluated. Some of the synthesized compounds showed activity against the Mtb sensitive and resistant strains in micromolar range. Besides that, the active compounds were not considered cytotoxic. To validate the potential inhibitors' design and evaluate their capacity to inhibit MtPPAT, the enzyme was produced and purified. MtPPAT inhibitory assays were performed, leading to the first inhibitors of the enzyme, with activity in micromolar range, validating the target

Busca por inibidores seletivos de Sirtuína 2 de T. cruzi empregando técnicas de planejamento de fármacos baseadona estrutura do receptor / Search for selective inhibitors of T. cruzi Sirtuin 2 employing drug design techniques based on receptor structure

A doença de Chagas, causada pelo parasita Trypanosoma cruzi, acomete entre 6 a 8 milhões de pessoas em todo o mundo. Conhecida como tripanossomíase americana, por ter sido considerada endêmica apenas na América Latina, esta doença, se espalhou para outros continentes devido aos movimentos migratórios se tornando um problema de sáude mundial. Estima-se que 56.000 novos casos e cerca de 12.000 mortes por complicações relacionadas à doença de Chagas anualmente. A quimioterapia disponível para o tratamento é composta apenas por dois fármacos, nifurtimox e benznidazol, no entanto são pouco eficazes na fase crônica da doença. Estes fármacos apresentarem, ainda, efeitos adversos graves e resistência por parte de algumas cepas do parasita. Diante deste panorama, é iminente a necessidade da busca de novos fármacos contra T. cruzi. Para a busca racional de novos quimiterapicos antiparasitários é fundamental a identificação e caracterização de vias metabólicas essenciais à sobrevivência dos parasitas. Assim, a enzima sirtuína 2 - Silent Information Regulator 2 (Sir2), tem importante papel para a infecção por T. cruzi, pois está totalmente envolvida no seu ciclo celular do parasita. Esta é uma enzima NAD+ dependente da classe III histona desacetilases, e se mostra como um interessante alvo bioquímico para o desenvolvimento de antichagásicos. A disponibilidade do sequenciamento genômico da Sir2 nos permite utilizar estratégias de planejamento de fármaco baseado no receptor (SBDD - Structure Based Drug Design) na identificação de candidatos a fármacos para essa doença. Entre as técnicas modernas de SBDD utilizadas, a triagem virtual possibilita identificar e selecionar inibidores enzimáticos potentes e seletivos para o alvo escolhido. Assim, neste trabalho, foi construído por meio da técnica de modelagem comparativa o modelo da enzima Sir2 de T. cruzi. Uma simulação por dinâmica molecular de 200ns, foi realizada para averiguar a estabilidade do modelo obtido. Diante da estabilização do modelo a partir de 100ns, o mesmo foi validado utilizando análise de clusters, RMSD (Root-mean-square Deviation) e análises de frequência de ligações de hidrogênio com o Cofator (NAD+) e os aminoácidos do sítio de catálise foram observadas, estes passos de simulação e validação foram realizados no programa DESMOND. Com o modelo robusto, os campos de interações moleculares (MIFs) foram gerados no programa GRID (Molecular Discovery v2.1) com o intuito de elucidar as regiões favoráveis a interação com a enzima em relação a propriedades físico-químicas da Sir2. A partir dos MIFs favoráveis a Sir2 de T. cruzi foi possível a construção de dois modelos farmacofóricos, o qual se baseou nas interações do Cofator (NAD+) e o sítio de catálise (Nicotinamida). O mesmo foi apliacdo como filtro para Triagem Virtual no programa UNITY da plataforma SYBYL X 2.0, utilizando os bancos de dados ZINC15 e GSK. A triagem resultou na seleção de 8 compostos candidatos a inibidores. Destes foram adquiridos 6 compostos por serem considerados mais promissores devido a complementariedade molecular. Estes foram testados contra a enzima de T. cruzi Sri2. Após o ensaio foi possível avaliar a potência de 4 compostos, sendo o composto CDMS-01 (IC50 = 39,9uM) o mais promissor que será submetido à processos de otimização molecular

Chagas disease, caused by the parasite Trypanosoma cruzi, affects between 6 and 8 million people worldwide. Also known as American trypanosomiasis, because it is considered endemic only in Latin America, but has spread to other continents due to migratory movements. It is estimated that 56,000 new cases and about 12,000 deaths from complications related to Chagas disease annually. The chemotherapy available for treatment consists of only two drugs, nifurtimox and benznidazole, however these are poorly effective in the chronic phase. These drugs also have serious adverse effects and resistance from strains of the parasite. Faced with this scenario, the need to search for new drugs against T. cruzi is imminent. For the drug planning for new antiparasitic chemotherapics, the identification and characterization of metabolic pathways essential to the survival of parasites is fundamental. Therewith, the sirtuin 2 - Silent Information Regulator 2 (Sir2) enzyme has an important role for T. cruzi infection, since Sir2 in the parasite is totally involved in its cell cycle. This is an NAD+-dependent enzyme of class III histone deacetylases, and it shows an interesting biochemical target for the development of antichagasic. The availability of Sir2 genomic sequencing allows us to use SBDD (Structure Based Drug Design) strategies in identifying drug candidates for this disease. Among the modern techniques of SBDD used, virtual screening makes it possible to identify and select potent and selective enzyme inhibitors for the chosen target. The model of the T. cruzi Sir2 enzyme was constructed using the comparative modeling technique. A molecular dynamics simulation of 200ns was performed to ascertain the stability of the obtained model. Considering the stabilization of the model from 100ns, it was validated using cluster analysis, Root-mean-square Deviation (RMSD) and hydrogen bond frequency analyzes with Cofator (NAD+) and the amino acids of the catalysis site were observed, these simulation and validation steps were performed in the DESMOND program. With the robust model, the molecular interaction fields (MIFs) were generated in the GRID program (Molecular Discovery v2.1) in order to elucidate the regions favorable to the interaction with the enzyme in relation to the physicalchemical properties of Sir2. From the MIFs favorable to Sir2 of T. cruzi it was possible to construct two pharmacophoric models, which was based on the interactions of Cofator (NAD+) and the catalysis site (Nicotinamide). It was also applied as a Virtual screening filter in the UNITY program of the SYBYL X 2.0 platform, using the ZINC15 and GSK databases. Screening resulted in the selection of 8 inhibitor candidate compounds. Six compounds were obtained from the screening, because they were considered more promising, and were tested against T. cruzi Sri2 enzyme. After the assay it was possible to evaluate the potency of 4 compounds, the most promising compound being CDMS-01 (IC50 = 39.9 µM) that will be submitted to molecular optimization processes

Planejamento e sintese de compostos potencialmente ligantes dos receptores 5-HT2C e H4 / Design and synthesis of compounds potentially ligands of 5-HT2C e H4

A serotonina e a histamina são duas das mais importantes aminas biogênicas do organismo. Regulam série de funções fisiológicas, como fluxo sanguíneo, temperatura corpórea, sono, fome, liberação de hormônios, comportamento afetivo e humor, entre outras. Assim, há grande interesse no planejamento e desenvolvimento de fármacos que interferem na transmissão serotoninérgica e histaminérgica, para futura aplicação como antidepressivos, antipsicóticos, ansiolíticos e anorexígenos, além de perifericamente, apresentarem possíveis ações antiinflamatórias. O objetivo deste trabalho é apresentar a síntese de compostos contendo os núcleos pirrolquinolínico, benzoindólico e benzodiidrofurânico com potencial atividade ligante nos receptores 5-HT2C e H4, assim como avaliar a seletividade desses compostos em comparação aos receptores 5-HT2A/B e H3. Sintetizou-se série de compostos utilizando reações de alilação, adição à carbonila, termociclização, rearranjo de Claisen, iodociclização e substituição nucleofílica para a obtenção dos compostos finais. Estudos de otimização de síntese por metodologia de superfície de resposta também são apresentados, assim como estudos de relações quantitativas entre estrutura química e atividade biológica de compostos ligantes dos receptores 5-HT2C e H4

Serotonin and histamine are two major biogenic amines in the body. They regulate several physiological functions such as blood flow, body temperature, sleep, hunger, hormone release, emotional behavior and mood, among others. Thus, there is great interest in the design and development of drugs that interfere with serotoninergic and histaminergic transmission, for future use as antidepressants, antipsychotics, anxiolytics and anorectic, and peripherally, possible anti-inflammatory actions. The aim of this work is to present the synthesis of compounds containing the pyrroloquinoline, benzoindole and benzodihydrofurane nucleus with potential binding activity to 5-HT2C and H4 receptors, as well as to evaluate the selectivity of these compounds in comparison to 5-HT2A/B and H3. Series of compounds were synthesized using allylation, carbonyl addition, thermal cyclization, Claisen rearrangement, iodocyclization and nucleophilic substitution reactions. Optimization studies for the synthesis using response surface methodology are also presented, as well as quantitative structure-activity relationships studies of ligands of 5-HT2C and H4 receptors

Planejamento de fármacos, biotecnologia e química medicinal: aplicações em doenças infecciosas / Planning pharmaceuticals, biotechnology and medicinal chemistry: applications in infectious diseases

Estratégias modernas de planejamento de fármacos se fundamentam no conhecimento da fisiopatologia das doenças, no estudo de vias bioquímicas e na seleção de alvos moleculares. As ferramentas biotecnológicas modernas têm fornecido informações valiosas para a descoberta e o desenvolvimento de novos fármacos. A química medicinal possui papel central em vários processos que visam à identificação de substâncias bioativas e ao desenvolvimento de compostos-líderes com propriedades farmacodinâmicas e farmacocinéticas otimizadas. O presente artigo apresenta uma abordagem de alguns aspectos fundamentais da biotecnologia e da química medicinal como ferramentas úteis para o planejamento de candidatos a novos fármacos para a terapia de doenças infecciosas.

Current drug design strategies are based on the understanding of the physiopathology of diseases, biochemical pathways and selection of molecular targets. Modern biotechnological tools have provided valuable information to facilitate the discovery of new drug candidates. Medicinal chemistry has a vital role in a variety of processes aimed at the identification of bioactive substances and the development of lead-compounds with optimized pharmacodynamic and pharmacokinetic properties. The present paper presents some fundamental aspects of biotechnology and medicinal chemistry as useful tools in the design of new chemical entities for the therapy of infectious diseases.

Planejamento, síntese e avaliação biológica de derivados pirrólicos com potencial atividade antiinflamatória / Design, synthesis and evaluation of biological derivatives pyrroles potentially antiinflamatory activity

Os antiinflamatórios não-esteróides (AINEs) estão entre os fármacos mais prescritos e utilizados do mundo. Estes fármacos inibem as ciclooxigenases, enzimas responsáveis pela transformação do ácido araquidônico em prostaglandinas flogísticas, pela ação da fosfolipase A2. A síntese de compostos antiinflamatórios contendo núcleo pirrólico em suas estruturas vem sendo um tópico muito atrativo e bastante estudado, que somado ao conhecimento do sítio de interação do fármaco ao receptor possibilita o planejamento de estruturas de novas substâncias candidatas a protótipos de novos fármacos, por meio da modificação molecular. Nesse contexto, o presente trabalho teve como objetivo o planejamento, síntese e avaliação biológica de derivados pirrólicos com potencial atividade antiinflamatória, com base nas estruturas da indometacina, protótipo da classe dos derivados de ácido arilalcanóico e dos diarilheterociclos (COXIBES). Sendo assim, foram obtidos cinco compostos em rendimentos satisfatórios, a partir de acetoacetato de etila, via metodologia de Hantzsch e ciclofuncionalização, utilizando ultrassom, que resultou na redução do tempo de reação e do consumo de solvente, seguindo os princípios da Química Verde. Os compostos 5a e 5b mostraram-se promissores, a partir de ensaios "in vitro"

The nonsteroidal antiinflammatory drugs (NSAIDs) are among the most prescribed and used drugs in the world. These drugs inhibit the cyclooxygenases, enzymes responsible for conversion of arachidonic acid into phlogistic prostaglandins, by the action of phospholipase A2. The synthesis of compounds containing pyrrole nucleus in their structures has been a topic very attractive and well studied, that knowledge added to the site of interaction of the drug to the receptor enables the planning of new structures of substances candidates for prototypes of new drugs through of molecular modification. In this context, this work aimed at the design, synthesis and biological evaluation of pyrrole derivatives with potential antiinflammatory activity, based on the structures of indomethacin, the prototype of arylalkanoic acid class and diarylheterocycles (coxibs). Thus, five compounds were obtained in good yields from ethyl acetoacetate, route of Hantzsch and cyclofunctionalization methods, using ultrasound, which resulted in the reduction of the reaction time and consumption of solvent, following the principles of Green Chemistry. The 5a and 5b compounds were shown to be promising, from tests in vitro

Flavona e análogos como radioligantes para imageamento cerebral. Síntese, marcação com radioiodo e estudos in vivo frente a sítios receptores benzodiazepínicos / Flavone and analogues as radioligands for brain images. Synthesis, radiolabelled and in vivo studies in benzodiazepine receptor sites

O desenvolvimento de radioligantes para o sistema nervoso central (SNC) com características radiotraçadoras que justifiquem seu uso em diagnóstico por geração de imagens é esperado pela comunidade médica nuclear. Os benzodiazepínicos flumazenil-‘ANTPOT. 11’C e iomazenil-‘ANTPOT. 123’I são utilizados, com limitações, para investigações clínicas de densidade de sítios receptores benzodiazepínicos no cérebro em patologias como Alzheimer, epilepsia e depressão, entre outras. No Brasil, entretanto, estes traçadores ainda não estão disponíveis para uso clínico. Neste sentido, os flavonóides têm despertado interesses como perspectiva de nova classe de compostos com atividade no SNC podendo originar radiotraçadores com perspectivas para aplicação em imageamento cerebral. Baseado no exposto, a proposta deste estudo envolve o planejamento, a síntese e a marcação com radioiodo (‘ANTPOT. 131’I e ‘ANTPOT. 123’I) de flavona e análogos, o controle de qualidade radioquímico, os estudos de biodistribuição e o imageamento, para a avaliação do perfil de captação desses compostos e potencial aplicação em estudos cerebrais, frente a sítios receptores benzodiazepínicos. Os compostos estudados neste trabalho foram obtidos empregando-se a transformação de Baker-Venkataraman. A flavona e análogos foram identificados através de espectros de RMN-1H, RMN-13Ce IV. O grau de pureza das substâncias obtidas foi confirmado através da medição da faixa de fusão. Os compostos radiomarcados foram obtidos com alta pureza radioquímica por substituição eletrofílica aromática direta. Esta marcação propiciou estabilidade in vitro após 24 horas e, para a flavona radiomarcada estabilidade in vivo, uma vez que a tireóide não apresentou captação significativa em tempos menores que 1 hora e excreção favorável no tempo de 24 horas

The development of radioligands for the Central Nervous System (CNS) with adequate radiotracer characteristics for the use in imaging diagnostic has been long expected by the medical community. Benzodiazepines flumazenil-11C and iomazenil-123I are employed with limitations in clinical investigations of the density of receptor sites in the brain in pathologies such as Alzheimer, epilepsy, and depression. Nevertheless, in Brazil these radiotracers are not available in market, yet. In this respect, flavonoids has drawing attention as a perspective of a new class of compounds wit CNS activity and potential of originating radiotracers to be employed in brain imaging. Therefore, the goal of this work consisted in the planning, synthesis, and labeling with radioiodine (131I and 123I) of flavone and analogs, as well as to perform radiochemical quality control, biodistribuction, and imaging studies of the radiotracers obtained in order to evaluate the uptake profile and potential for use in cerebral studies of benzodiazepinic receptors sites. To obtain the compounds, we utilized the Baker-Venkataraman transformation, and NMR-1H, NMR-13C, and IR spectroscopy were employed for identification of the molecules. The purity of the compounds obtained was assessed by means of melting point determinations. The radiolabeled compounds were obtained by aromatic electrophilic substitution with a high degree of radiochemical purity. The labeling allowed in vitro stability after 24 hours and in vivo stability of the radiolabeled flavone, provided that the thyroid did not presented significant uptake in less than one hour and favorable excretion in 24 hours. Biodistribution studies were carried out employing Swiss mice. The results indicated high concentrations of flavone-I131 in the brain, especially in the first 30 minutes after intravenous injection, as well as favorable elimination after 24 hours. Brain images were obtained from New Zeland rabbit and Wistar rats in analogical gamma camera, suggesting that short-time brain uptake of the radioligand (up to 30 minutes) allows the acquisition of cynthilographic images. Additionally, molecular modeling studies of the flavone were performed employing the semi-empiric method of AM1. The results corroborate the chemical reactivity of the compound for labeling with radioiodine by aromatic electrophilic substitution, process that is governed mainly by electrostatic interactions. The individual values of Mulliken, Natural, and Electrostatic charges of each carbon atom in flavone structure were calculated and topographic maps of charge distribution were then generated. The analysis of the maps indicates that positions 6 and 8 in the flavone molecule are most likely to present the radioiodine substitution

Modelagem molecular aplicada à cosmetologia: planejamento de compostos antienvelhecimento / Molecular modeling used by the Cosmetology: a research for new cosmetic substances to fight the cutaneous aging

Nesta pesquisa, calculou-se, por meio da modelagem molecular, parâmetros físico-químicos importantes à capacidade anti-radicalar de compostos fenólicos extraídos de plantas da flora nacional, Chimarrhis turbinata e Arrabidaea samydoides. As propriedades eletrônicas também podem ser analisadas por meio de superfícies representadas por legendas de cores no campo 3D. Mapa de potencial eletrostático, distribuição orbitalar de HOMO e de LUMO e densidade de spin foram superfícies avaliadas neste trabalho. Em adição, estudos de QSAR (Quantitative Structure-Activity Relationships), cálculos de descritores moleculares holísticos por meio dos programas DRAGON e VOLSURF, cálculos estatísticos incluindo algoritmo genético e PLS (Partial Least Squares), demonstraram a influência de determinadas características moleculares como fundamentais à atividade biológica. A pesquisa concluiu que o grupo farmacofórico favorável à atividade antioxidante é estrutura que apresenta predominantemente características hidrofílicas, grupos hidroxila como substituintes, características eletrônicas favoráveis à doação de elétron e à estabilização do radical fenóxi formado, além de reduzido comprometimento estérico. Consideramos que os métodos empregados no trabalho podem ser considerados com abordagem inovadora para a Ciência Cosmética, indicando potencial ação antioxidante, que poderá ser utilizada em formulações antienvelhecimento

In this research, the calculated physico-chemical parameters, by molecular modelling, have been reported in the literature for supplying important information about the antiradicalar behavior of phenolic compounds, as the studied herein from Chimarrhis turbinata sp. and Arrabidaea samydoides sp. The electronic properties also can be analyzed by means of surfaces represented by legends of colors in the 3D field. Map of electrostatic potential, HOMO and LUMO distribution orbitalar and spin density have been used in this work. In addition, QSAR studies (Quantitative Structure-Activity Relationships), calculations of holistic molecular descriptors by softwares DRAGON and VOLSURF, statistical analysis including genetic algorithm and PLS (Partial Least Squares), demonstrate the influence of the molecular structure in the biological activity. Therefore, pharmacofor favorable to the antioxidant activity structure that presents predominantly characteristic hydrophilic, groups hydroxyl as substituintes, electronic characteristics favorable to the donation of electron and the stabilization of the radical formed, besides reduced inibition esteric. These recent methods can be considered as an innovative approach for Cosmetic Science toward antioxidant action that could be used in antiaging products.