Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/1843/35764
Type: Dissertação
Title: Estudos teórico e experimental da reatividade de compostos carbonílicos frente a reação de Pictet-Spengler catalisada pela enzima TfNCS
Other Titles: Theoretical and experimental studies on the reactivity of carbonyl compounds in the Pictet-Spengler reaction catalyzed by the enzyme TfNCS
Authors: Brunno Augusto Salvatti
First Advisor: Adolfo Henrique de Moraes Silva
First Co-advisor: Amanda Silva de Miranda
First Referee: Ângelo de Fatima
Second Referee: Denize Cristina Favaro
Abstract: A enzima (S)–NCS, proveniente do organismo Thalictrum flavum (TfNCS), tem sido muito estudada nos últimos anos, revelando um grande potencial para diferentes aplicações, tais como: produção de intermediários presentes em rotas biossintéticas e produção de novas tetrahidroisoquinolinas. A atuação dessa enzima está associada a uma catálise enantiosseletiva de uma reação de Pictet–Spengler, entre a dopamina e um composto carbonílico. Buscando explorar melhor o potencial das enzimas do tipo (S)- NCS, visto que a área de biocatálise é uma área muito promissora, a proposta do trabalho foi: a partir dos dados presentes na literatura, da modelagem molecular e das técnicas computacionais, realizar investigações para entender quais os parâmetros poderiam estar associados à reatividade do composto carbonílico na reação biocatalisada. Para esse estudo, a enzima TfNCS foi expressa e a partir dela, estabeleceu-se um protocolo para determinação da reatividade de compostos carbonílicos via espectroscopia de ¹H de ressonância magnética nuclear (RMN). Então, a partir de uma busca na literatura de compostos que já haviam sido testados para em reações de Pictet-Spengler catalisada por TfNCS, foram encontrados 49 compostos carbonílicos com atividade conhecida. Essa biblioteca foi somada às atividades experimentais encontradas no trabalho, e foram modeladas. Essa biblioteca foi usada na construção de um modelo de QSAR (Quantitative Structure Activity Relationship) para encontrar parâmetros que poderiam estar associados à reatividade do composto carbonílico. A partir da biblioteca de 53 compostos, algumas estruturas representativas foram selecionadas e separadas em 6 grupos. Esses grupos de estudo foram usados em docking molecular, dinâmica molecular e cálculo de funções de Fukui. A partir do docking molecular, investigou-se se os compostos carbonílicos conseguiam adentrar no sítio catalítico; a partir da dinâmica molecular, investigou-se o comportamento desses compostos no sítio catalítico da enzima; e pelo cálculo das funções de Fukui, investigou-se a estrutura eletrônica dos compostos. Os resultados mostram que efeitos de conjugação, tamanho e a influência de diferentes substituintes, poderiam estar associados a atividade experimental de um composto carbonílico, explicando diferenças entre compostos reativos e não reativos. O protocolo de classificação proposto nesse trabalho poderia ajudar a prever compostos carbonílicos reativos para uma catálise de Pictet-Spengler usando a TfNCS, e com algumas adaptações, poderia ser usado para estudar outras enzimas promíscuas.
Abstract: The enzyme (S)–NCS, from the organism Thalictrum Flavum (TfNCS), has been studied in the last years, revealing the great potential for different applications, such as the production of intermediaries in biosynthetic paths and the production of tetrahydroisoquinoline. This enzyme is involved in the enantioselective catalysis of a reaction of Pictet-Spengler, between dopamine and carbonyl compounds. Searching to explore the potential of the enzymes of (S)-NCS, the work purpose was: by literature research, molecular modeling and computational chemistry techniques, make investigations to understand which parameters could be associated with reactivity of the carbonyl compound in the biocatalysis. For this study, the enzyme TfNCS was expressed, and a protocol to determine the reactivity of the carbonyl compounds by nuclear magnetic resonance (NMR) was implemented. By a literature research of compounds tested on Pictet-Spengler reactions catalyzed by TfNCS, were founded 49 carbonyl compounds with activity known. This library was added to the experimental activities determinated in this work and were modeled. This library was used in the construction of a QSAR model (Quantitative Structure-Activity Relationship) to find molecular parameters that could be associated with a carbonyl group activity. From the library composed of 53 compounds, some representative compounds were selected and separated into six study groups. These study groups were used in molecular docking, molecular dynamics, and calculation of Fukui functions. From the molecular dockings, the carbonyl approximation to the catalytic site was evaluated; from molecular dynamics, the carbonyl's behavior on the enzyme's catalytic site was studied; and by calculating Fukui functions, the electronic nature of the carbonyl was studied. The results showed that the effects of conjugation, size, and different substituents could be associated with the experimental activity of a carbonyl compounds, explaning the difference betwen reactive and non reactive compounds. The classification protocol proposed in this work could help predict active compounds for TfNCS catalysis of Pictet-Spengler reactions, and with some adaptations, could be used to study other promiscuous enzymes.
Subject: Química orgânica
Aldeídos
Alcaloides
Compostos carbonílicos
Moléculas - Modelos
language: por
metadata.dc.publisher.country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
metadata.dc.publisher.department: ICX - DEPARTAMENTO DE QUÍMICA
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Química
Rights: Acesso Restrito
URI: http://hdl.handle.net/1843/35764
Issue Date: 26-Nov-2020
metadata.dc.description.embargo: 26-Nov-2021
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