Planejamento, síntese, modelagem molecular e avaliação biológica de novos potenciais inibidores duais HDAC/ MMP não-hidroxamatos / Design, synthesis, molecular modeling and biological evaluation of novel potential non-hydroxamate dual HDAC/ MMP inhibitors

A inibição de alvos específicos como metaloproteinase de matriz (MMP) e histona desacetilase (HDAC) é amplamente estudada para impedir o progresso do câncer. Foi estabelecido que a inibição concomitante de MMP e HDAC é eficaz no combate de tumores sólidos e hematológicos. Ambos os alvos possuem um íon Zn2+ em seu sítio ativo, fundamental para a atividade destas enzimas. A alta afinidade dos inibidores conhecidos de MMP e de HDAC é conferida, principalmente, por um potente grupo ligante de zinco (ZBG). O ácido hidroxâmico é o ZBG mais potente conhecido atualmente, entretanto, este apresenta instabilidade farmacocinética, levando a ineficácia e genotoxicidade em testes clínicos. Frente a este contexto, o presente trabalho teve como objetivo o planejamento, síntese, modelagem molecular e avaliação biológica de novos inibidores duais MMP/HDAC não-hidroxamatos. Os compostos foram planejados utilizando estratégias de hibridação molecular, a partir de arcabouços provenientes inibidores de HDAC e MMP, gerando compostos arilsulfonamídicos com variações no tipo de ZBG inserido e na sua respectiva posição relativa na estrutura geral. Foram sintetizados sete análogos, em duas a três etapas reacionais, utilizando métodos de sulfonilação e acoplamento com agentes condensantes, partindo dos ésteres para e meta aminobenzoicos. Os rendimentos globais variaram de 25% a 55% e os produtos obtidos foram caracterizados por RMN 1H e 13C, LC/MS, CLAE e ponto de fusão. Os compostos tiveram sua atividade citotóxica avaliada em células HOG (oligodendroma) e T98G (glioblastoma), dentre os quais o 6a, que possui o ZBG 2-amino anilida, foi o mais promissor, apresentando atividade nas duas linhagens na casa de nM. Ensaios de coordenação com Fe2+ comprovaram a capacidade quelante dos análogos contendo ácido hidroxâmico e dos demais compostos citotóxicos, 4a e 4b (ZBG-2, salicilal-hidrazona), o que não foi observado para o composto 6a. Os estudos de ancoramento molecular permitiram sugerir um modo de interação para todos os ZBG propostos frente aos respectivos alvos (HDAC e MMP), sendo observado que o ZBG 4 (2-amino anilida) faria a interação de modo monodentado com a HDAC, enquanto não seria possível o encaixe no sítio catalítico da MMP. Conclui-se, portanto, que o planejamento proposto permitiu a obtenção de compostos promissores como antitumorais, e que a substituição do ácido hidroxâmico por outros ZBG fornece moléculas ativas frente a células tumorais. Entretanto, a avaliação biológica frente à MMP e HDAC é necessária para confirmar o mecanismo de ação proposto

Inhibition of specific targets such as matrix metalloproteinase (MMP) and histone deacetylase (HDAC) is extensively studied regarding arrest cancer growth. Particularly, concomitant inhibition of MMP and HDAC is effective against solid and hematologic tumors. Both targets have an ion Zn2+ at their catalytic site, which is essential for respective enzymatic activity. High affinity of known MMP and HDAC inhibitors is mainly provided by a potent zinc binding group (ZBG). Hydroxamic acid is the most potent ZBG currently known; however, it presents low pharmacokinetics stability, which results in its ineffectiveness and genotoxicity along clinical trial. So, the aim of this work comprised the design, synthesis, molecular modeling and biological evaluation of novel potential non-hydroxamate dual HDAC/ MMP inhibitors. Compounds were designed by molecular hybridation, employing scaffolds from HDAC and MMP inhibitors, which provided arylsulfonamides with variation about the ZBG type and its respective relative position in the general structure. Seven compounds were synthesized, in two to three reaction steps, through methods that comprise sulfonilation and coupling with condensing agents, using para and meta-aminobenzoic esters as starting material. Compounds showed global yields around 25-55 % and were characterized by 1H and 13C NMR, LC/MS, HPLC and melting point. Compounds were evaluated about their cytotoxicity against HOG (oligodendroma) and T98G (glioblastoma) cells, which 6a, with ZBG 2-aminobenzamide, was the most promising molecules, presenting activity against both cell lines at nM range. Coordination assays with Fe2+ proved the chelating capacity of hydroxamate analogues as well as the cytotoxic compounds, 4a and 4b (ZBG-2, salicylal-hydrazone), which was not observed about 6a. Molecular docking allowed to suggest an interaction model for all proposed ZBG with the respective targets (MMP and HDAC), showing that (ZBG-4) 2-aminobenzamide interacts with HDAC by monodentate way, but does not docks at MMP catalytic site. We conclude that the proposed design allowed obtaining promising compounds as antitumors agents, and the replacement of hydroxamic acid by other ZBG provide active molecules against tumor cells. However, biological evaluation against MMP and HDAC is necessary to confirm the proposed action mechanism

Inibidores de Desmetilase Lisina-Específica 1 (LSD1) como candidatos a agentes antineoplásicos / Lysine-Specif Demethylase 1 (LSD1) inhibitors as candidates for antineoplastic agents

O câncer é uma das principais causas de morte no mundo sendo, atualmente, a segunda principal causa de morte, perdendo apenas para as doenças cardiovasculares, tornando-se um grande desafio para as autoridades de saúde pública. No Brasil são estimados 625000 novos casos desta enfermidade para o triênio de 2020-2022. Nesse cenário, vários alvos epigenéticos são considerados alternativas no desenvolvimento de inibidores para a terapia do câncer devido serem identificados e relacionados com a carcinogênese, incluindo modificações no perfil de metilação do DNA e modificações de histonas como a metilação, acetilação e fosforilação. Dentre estas modificações, a metilação de histonas é regulada reversivelmente por histonas metiltransferases e desmetilases. A enzima desmetilase lisina-específica 1 (LSD1) foi a primeira histona desmetilase caracterizada e catalisa a remoção de grupos metila das lisinas 4 e 9 da histona H3 (H3K4 e H3K9), utilizando o FAD como cofator. Superexpressa em vários tumores de alto risco e tendo seus níveis correlacionados com a reincidência do tumor durante o tratamento, a LSD1 apresenta papel fundamental na tumorgênese. Portanto, tem sido considerado um alvo biológico promissor no desenvolvimento de novos fármacos para terapêutica contra o câncer. Sendo assim, neste trabalho, a partir de dados de triagem virtual baseado neste alvo biológico, selecionou-se um hit, o qual foi utilizado como protótipo para o planejamento de análogos visando melhorar as características farmacológicas, pois possuem grupos químicos passíveis das mesmas interações com o alvo. Foram sintetizadas 16 moléculas, sendo 7 compostos finais inéditos derivados carboxamídicos e 9 derivados sulfonamídicos. Todos os compostos foram caracterizados por RMN (1H e 13C), espectrometria de massas de alta resolução, espectroscopia de infravermelho, ponto de fusão, polarímetro e a pureza dos compostos foi avaliada por CLAE. Os compostos finais foram submetidos ao ensaio enzimático frente à LSD1, acoplado a Enzima Horseradish Peroxidase (EHP), mostrando que apenas o composto 4g apresentou atividade inibitória de 64% e 57% em 50 µM e 500 µM respectivamente. No ensaio de viabilidade celular na linhagem HEL (linhagem leucêmica) os 16 compostos (4a- 4g, 5a-5d e 6a-6d) apresentaram-se ativos com valores de CI50 na faixa de 5,3 µM a 20,25 µM. Os compostos mais potentes foram os 4e (CI50 = 6,9 µM), 5d (CI50 =5,30 µM) e 6ª (CI50 =6,61 µM), evidenciando que os compostos possuem elevada potência, tornando-se moléculas promissoras em linhagens leucêmicas. Os estudos de ancoramento molecular com a LSD1 sugeriram que a mudança de orientação do composto 4g, permitiu que o grupo benzila da porção benzilamida faça interação com os resíduos PHE560 e TYR807 no bolso hidrofóbico, o que possivelmente acarretou um bloqueio na entrada da cavidade, permitindo a inibição pelo composto

Cancer is one of the leading causes of death in the world and is currently the second leading cause of death, second only to cardiovascular disease, making it a major challenge for public health authorities. In Brazil, approximately, 625000 new cases of this disease are estimated for the 2020-2022 period. In this scenario, several epigentic targets are considered alternatives in the development of inhibitors in cancer therapy, since they are identified and related to carcinogenesis, including changes in the DNA methylation profile and changes in histones such as methylation, acetylation and phosphorylation. Among these modifications, histone methylation is reversibly regulated by histones methyltransferases and demethylases. Lysine-specific demethylase1 (LSD1) was the first histone demethylase characterized and catalyzes the removal of methyl groups from lysines 4 and 9 of histone H3 (H3K4 and H3K9), using FAD as a cofactor. LSD1 has been found to be overexpressed in several high-risk tumors and these levels are correlated with tumor recurrence during treatment. Therefore, it has been considered a promising biological target in the development of new drugs with therapeutic potential against cancer. Thus, in this work, the virtual screening technique based on the biological target was used to discover LSD1 interactions, and then based on the hit found, we propose to synthesize compounds that have chemical groups susceptible to such interactions, seeking to evaluate the enzymatic activity in LSD1 enzyme. Were synthesized 16 molecules, 7 of which are unpublished final compound derived from carboxamides and 9 sulfonamide derivatives. All compounds were characterized by NMR (1H and 13C), high resolution mass spectrometry, infrared spectroscopy, melting point, polarimeter and the purity of the compounds was assessed by CLAE. The final compounds were subjected to enzymatic assays Against LSD1, coupled with enzime Horseradish Peroxidase (HRP), showing that only the 4g compound showed 64% and 57% inhibitory activity in 50 µM and 500 µM respectively. In the cell viability assay in the HEL line (Leukemic line) the 16 compounds (4a-4g, 5a-5d and 6a-6d) were active with IC 50 values in the range of 5.3 µM to 20.25 µM. The most potent compounds were 4e (CI50 = 6.9 µM), 5d (CI50 = 5.30 µM) and 6a (CI50 = 6.61 µM), showing that the compounds have high potency, becoming promising molecules in leukemic lines. Docking studies with LSD1 suggested, that the change in orientation of the 4g compound allows the benzyl group of the benzylamide portion to interact with the PHE560 and TYR807 residues in the hydrophobic pocket, which possibly cause a block in the entrance of the cavity, allowing the inhibition by the compound. Thus, the results obtained indicate that the class of compounds described is likely to continue to be investigated, both in the search for new LSD1 inhibitory hits based on the structure of the 4g compound, how to deepen the studies with 16 compounds of the present work in the performance of more specific tests in leukemic cells, in order to unravel the mechanism of action and possible targets

Synthesis and DPPH scavenging assay of reserpine analogues, computational studies and in silico docking studies in AChE and BChE responsible for Alzheimer's disease

Alzheimer's disease (AD) is a fast growing neurodegenerative disorder of the central nervous system and anti-oxidants can be used to help suppress the oxidative stress caused by the free radicals that are responsible for AD. A series of selected synthetic indole derivatives were biologically evaluated to identify potent new antioxidants. Most of the evaluated compounds showed significant to modest antioxidant properties (IC50 value 399.07 140.0±50 µM). Density Functional Theory (DFT) studies were carried out on the compounds and their corresponding free radicals. Differences in the energy of the parent compounds and their corresponding free radicals provided a good justification for the trend found in their IC50 values. In silico, docking of compounds into the proteins acetylcholinesterase (AChE) and butyrylcholinesterase (BChE), which are well known for contributing in AD disease, was also performed to predict anti-AD potential.

A doença de Alzheimer (DA) é uma doença neurodegenerativado sistema nervoso central, em rápido crescimento, e antioxidantes ajudam a suprimir o estresse oxidativo causado por radicais livres, responsávies pela DA. Avaliou-se, biologicamente, série de derivados sintéticos de indol selecionados para identificar novos antioxidantes. A maioria dos compostos avaliados apresentou de significativa a boa propriedade antioxidante (valor de IC50 399,07140.0 ± 50 µM). Eftuaram-se estudos de Teoria do Funcional de Densidade (DFT) com os compostos e os seus correspondentes radicais livres. As diferenças de energia entre os compostos protótipos e os radicais livres correspondentes proporcionaram boa justificativa para a tendência encontrada nos seus valores de IC50. O ancoramento in silico dos compostos com a acetilcolinesterase (AChE) e com a butirilcolinesterase (BChE), que contribuem para a DA, foi, também, realizado para prever o seu potencial anti-DA.