Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/1843/45393
Type: Dissertação
Title: Planejamento racional por modelagem molecular e semissíntese de derivados cardenolídeos com potencial atividade citotóxica
Authors: Gabriela Silva Ramos
First Advisor: Rodrigo Maia de Pádua
First Co-advisor: Fernão Castro Braga
metadata.dc.contributor.advisor-co2: Vinícius Gonçalves Maltarollo
First Referee: Káthia Maria Honório
Second Referee: Saulo Fernandes de Andrade
Abstract: A enzima NaK é responsável pela manutenção do gradiente eletroquímico das células, equilíbrio osmótico e condutividade em nervos e músculos. Vários experimentos durante as últimas décadas revelaram a capacidade dessa enzima de atuar como um transdutor de sinal versátil. Portanto, a NaK pode ser um alvo importante para o desenvolvimento de novos fármacos antitumorais. Avanços no reconhecimento estrutural e funcional da NaK têm possibilitado planejar inibidores mais potentes,capazes de regular a atividade dessa enzima nos processos da carcinogênese. Glicosídeos cardiotônicos (GC) são metabólitos especiais observados no gênero Digitalis e usados para tratar a insuficiência cardíaca devido ao efeito inotrópico positivo desencadeado pela inibição específica da NaK. O reposicionamento dos GC como fármacos anti-herpéticos e antitumorais vem sendo intensivamente investigado. Um derivado semissintético (AG) da 3β-OH-digitoxigenina (DG) apresentou potente atividade citotóxica frente a diferentes linhagens tumorais e um estudo in silico de avaliação da relação estrutura/atividade foi realizado para identificação dos grupos mais importantes para a atividade. Nesse contexto, no presente trabalho, objetivou-se o planejamento racional de uma série de potenciais inibidores da NaK apresentando diferentes amino-grupos acoplados à cadeia lateral em C-3, que sejam capazes de conservar o potencial citotóxico de AG, porém de maneira mais seletiva. O intermediário-chave da síntese dos derivados propostos (1I – 1R) foi obtido pela modificação do grupo 3β-OH da DG mediante reações sequenciais (rendimento global 87,4%). Antes de submeter esse intermediário às reações concludentes, uma triagem virtual foi realizada por ancoragem molecular para seleção dos derivados mais promissores. Além dos dez derivados propostos e dos sete intermediários de síntese, outros 40 derivados cardiotônicos com atividade anti-herpética e citotóxica determinada também foram avaliados quanto a capacidade de interagir com as duas principais isoformas (α1 e α3) da NaK associadas a carcinogênese. Os modelostridimensionais dessas isoformas foram construídos por modelagem comparativa, utilizando como molde a estrutura cristalográfica PDB ID 3A3Y. Dos dez derivados propostos, nove foram selecionados para ambas as isoformas e três (1M, 1N e 1R) conservaram as interações mais comuns entre os GC e a cavidade de ligação. Esse resultado sugere que as modificações moleculares propostas são pertinentes e podem vir a resultar efetivamente em agentes citotóxicos mais seletivos.
Abstract: The NaK enzyme is a transmembrane enzyme responsible for cellular electrochemical gradient maintenance, osmotic balance, and conductivity in nerves and muscles. Multiple experiments during the last decades have revealed the ability of this enzyme to serves as a versatile signal transducer. Thus, NaK could be an important target for the development of new antitumor drugs. Advances in the structural and functional recognition of NaK have made it possible to design new and more potential inhibitors capable of regulating the activity of this enzyme in carcinogenesis processes.Cardiotonic glycosides (GC) are special metabolites observed in the Digitalis genus and used to treat heart failure due the positive inotropic effect triggered by specific inhibition of NaK. The repositioning of GC as antiherpetic and antitumor agents has been intensively investigated. A semisynthetic derivative of 3β-OH-digitoxigenin (DG) showed potent cytotoxic activity against different tumor cell lines and an in silico structure/activity relationship study was performed to identify the most important groups for the activity. In this context, the present work aimed to the rational design of a potential NaK inhibitors series with different amino-groups coupled to the side chain at C-3, which can preserve the cytotoxic potential of AG, but in a more selective way. The key intermediate for the synthesis of these proposed derivatives (1I – 1R) was obtained by modifying the 3β-OH group of DG through sequential reactions (overall yield 87.4%). Before submitting this intermediate to conclusive reactions, a virtual screening was performed by molecular docking to select the most promising derivatives. In addition to the ten proposed derivatives and the seven synthesis intermediates, another 40 cardiotonic derivatives with antiherpetic and cytotoxic activity defined were also tested for the ability to interact with the two main isoforms (α1 e α3) of NaK associated to carcinogenesis. The three-dimensional models of these isoforms were built by homology modeling, using the crystallographic structure PDB ID 3A3Y as a template. Nine of the ten proposed derivatives were selected as possible inhibitors for both isoforms and three (1M, 1N and 1R) kept the most common interactions between the GC and the binding site. This result suggests that the proposed molecular modifications are pertinent and may effectively result in more selective cytotoxic agents.
language: por
metadata.dc.publisher.country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
metadata.dc.publisher.department: FARMACIA - FACULDADE DE FARMACIA
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Ciências Farmacêuticas
Rights: Acesso Aberto
metadata.dc.rights.uri: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/pt/
URI: http://hdl.handle.net/1843/45393
Issue Date: 8-Oct-2021
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