Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/1843/SFSA-9JWRFZ
Type: Tese de Doutorado
Title: Síntese, avaliação farmacológica e estudos computacionais de dímeros de tacrina 
Authors: Roney Anderson Nascimento de Aquino
First Advisor: Angelo de Fatima
First Co-advisor: Rosemeire Brondi Alves
First Referee: Claudio Viegas Junior
Second Referee: Luiz Antonio Soares Romeiro
Third Referee: Tiago Antonio da Silva Brandao
metadata.dc.contributor.referee4: Willian Ricardo Rocha
Abstract: Este trabalho apresenta os resultados de síntese, determinação de constante inibitória, valores de CI50, mecanismo cinético e docking molecular de quinze novos dímeros de tacrina em relação à colinesterases; e os resultados de avaliação de atividade antiproliferativa das novas moléculas para dez linhagens celulares representativas bem como de docking molecular em relação a possíveis alvos biomoleculares. Os dímeros de tacrina foram obtidos com bons rendimentos (78% em média), sendo o menor rendimento (43%) para o composto 24 (espaçador naftalênico) e o maior rendimento (98%) para o composto 21 (espaçador benzidínico). Os bons rendimentos podem ser entendidos em termos da ativação da reação de substituição nucleofílica aromática pelo nitrogênio piridínico. Além disso, a disponibilidade de par eletrônico não ligante da amina espaçadora associado ao quesito de orientação molecular adequada no momento de reação parecem importantes para o rendimento das reações, onde efeitos de impedimento estérico e de restrição conformacional parecem determinar a ocorrência do processo. Por outro lado a cristalização é uma técnica mais efetiva na obtenção de maiores rendimentos de reação. Nos testes enzimáticos, os dímeros obtidos mostraram-se como inibidores colinesterásicos na ordem de nanomolar. O inibidor de AChE mais potente foi o composto 15 (Ki EeAChE = 0,61 nM) enquanto para BChE foi o composto 16 (Ki hBChE = 3,14 nM). Dentro os dímeros com espaçadores aromáticos, a maior potência inibitória foi alcançada pelo composto 21 (Ki hAChE = 2,67 nM), sendo este composto aquele com melhor perfil de seletividade para hAChE (44 vezes mais seletivo). Em oposição, o melhor perfil de seletividade para hBChE foi alcançado pelo dímero 25 com espaçador naftalênico (38 vezes mais seletivo). Assim, espaçadores aromáticos constituem estratégia útil para se estabelecer interações interaromáticas com a região de meia fenda da enzima, possibilitando modular a seletividade dos ligantes. Além disso, como no caso do composto 16, a ampliação da região hidrofóbica dos dímeros de tacrina pode ampliar sua capacidade inibitória. Como a tacrina, observou-se que seus dímeros são inibidores mistos, sendo que os dados de potência relativa obtidos pela avaliação da atividade inibitória frente às colinesterases não-humanas podem ser estendidos à potência esperada às colinesterases humanas. Por último, como se observou para o composto 15, os parâmetros de comprimento ideal (10Å) e flexibilidade estrutural dos espaçadores são indispensáveis para a efetividade de inibidores duais de colinesterases. A avaliação de atividade antitumorigênica mostrou que os dímeros de tacrina apresentam CI50 médio da ordem de micromolar, sendo mais potente o composto 16 em relação à linhagem SKMEL5 (CI50 < 7,5 nM), além de ser este composto o mais potente para as linhagens IMR32, SKOV3, SKMEL2, BT549 e U87MG. Dentre os compostos com espaçadores aromáticos, o composto 26 é o de mais amplo espectro, sendo mais potente que o composto 16 para as linhagens C6, TOV21G e COLO205. A tacrina mostrou-se inativa para todas as linhagens avaliadas. Os dímeros de tacrina apresentaram-se com significativo perfil de seletividade para algumas linhagens, sendo o composto 16 mais seletivo para SKMEL5 em pelo menos uma ordem de grandeza. Por outro lado os dímeros de tacrina podem combinar citotoxicidade com manipulação seletiva do sistema colinérgico. Além disso, os derivados de tacrina podem apresentar significativa capacidade de interação com vários alvos de DNA, além da tubulina e do transportador multidrogas, sendo que, embora essa capacidade de interação não apresente correlações simples com as atividades in vivo, há possibilidades de se estabelecer relações estrutura-atividade. Neste contexto, observa-se que a natureza (alquílica versus aromática) e o comprimento do espaçador bem como a dimensão do anel alicíclico (5, 6 ou 7 carbonos) da componente hidroacridina dos dímeros parecem estar entre os elementos que modulam a citotoxicidade dessa classe de moléculas. Isso pode ser inferido a partir da análise das variações observadas nas atividades citotóxicas dos dímeros, suas energias de interação e conformações de associação com possíveis biomoléculas.
Abstract: This work presents the synthesis of fifteen new tacrine dimers and results for Ki, IC50, kinetic mechanism and molecular docking analysis in relation to cholinesterases; and the assessment results of the antitumorigenic activity of these new molecules for ten representative cell lines as well as modeling. Tacrine dimers were obtained in good yields (78% on average) being the lowest yield (43%) for compound 24 (naphthalene spacer) and the highest yield (98%) for compound 21 (benzidinic spacer). These good yields can be understood in terms of activation of the nucleophilic aromatic substitution reaction by pyridine nitrogen. Moreover, the availability of nonbinding electron pair of the amine spacer associated to the appropriate molecular orientation at the time of reaction seem important for the efficiency of the reactions where steric effects and conformational restriction seems to determine the occurrence of the process. Moreover, crystallization is a more effective technique to obtain higher yields of reaction. In enzymatic assays, the dimers obtained were cholinesterase inhibitors in a nanomolar order. The most potent AChE inhibitor was compound 15 (Ki EeAChE = 0.61 nM) whereas for BChE was compound 16 (Ki hBChE = 3.14 nM). Within the dimers with aromatic spacers, the highest inhibitory potency was achieved by compound 21 (Ki hAChE = 2.67 nM), being this compound one with better selectivity profile for hAChE (44 times more selective). In contrast, the best selectivity profile for hBChE was reached by the dimer 25 with naphthalene spacer (38 times more selective). Thus, aromatic spacers are useful strategy for establishing interaromatic interactions with the middle region of the enzyme gorge, allowing modulating the selectivity of ligands. Furthermore, as in the case of compound 16, the expansion of the hydrophobic region of tacrine dimers can enlarge their inhibitory capacity. Similar to tacrine, it was observed that their dimers are mixed inhibitors, and performance data obtained on the evaluation of inhibitory activity against non-human cholinesterase can be extended to the expected power to human cholinesterase. Finally, as observed for compound 15, the parameters of optimal length (10Å) and structural flexibility of the spacers are essential to the effectiveness of cholinesterase dual inhibitors. The antitumorigenic activity evaluation showed that the tacrine dimers have IC50 in the micromolar order on average, being the compound 16 the most potent (IC50 SKMEL5 < 7.5 nM), besides being the most potent compound for the cell lines IMR32, SKOV3, SKMEL2, BT549 and U87MG. Among the compounds with aromatic spacers, compound 26 is of broader spectrum being more potent than compound 16 for C6, TOV21G and COLO205 cell lines. Tacrine was found to be inactive in all tested cell lines. Tacrine dimers presented with significant selectivity profile for some cell lines, the compound 16 being more selective for SKMEL5 at least one order of magnitude. Moreover, tacrine dimers may combine selective cytotoxicity with cholinergic system manipulation. In addition, tacrine derivatives may have significant ability to interact with multiple DNA targets, in addition to tubulin and multidrug transporter, and, although this interaction capability not present simple correlations with in vivo activity, there are possibilities for establishing structure-activity relationships. In this context, it is noted that the nature (alkyl versus aromatic) and spacer length and the size of the alicyclic ring (5, 6, or 7 carbons) from tetrahydroacridine component of dimers appear to be among the factors that modulate the cytotoxicity of this class of molecules. This can be inferred from the variations observed in cytotoxic activities of dimers, their interaction energies and possible association conformations with biomolecules.
Subject: Células cancerosas
Alzheimer, Doença de
Síntese orgânica
Farmacologia molecular Simulação por computador
Cinética de enzimas
Química orgânica
Inibidores da colinesterase
language: Português
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
Rights: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/SFSA-9JWRFZ
Issue Date: 14-Mar-2014
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