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Type: Tese de Doutorado
Title: Bases de schiff derivadas de chalcona e de nitrogênio mostarda e seus complexos metálicos : atividade citotóxica em células tumorais e interação com biomoléculas
Authors: Luciana Batista de Paulo Sâmia
First Advisor: Heloisa de Oliveira Beraldo
First Referee: Roberto de Barros Faria
Second Referee: Júlio Santos Rebouças
Third Referee: Cynthia Peres Demicheli
metadata.dc.contributor.referee4: Elene Cristina Pereira Maia
Abstract: O presente trabalho consistiu na investigação de bases de Schiff contendo os grupos farmacofóricos chalcona e nitrogênio mostarda, assim como seus complexos de platina(II), paládio(II) e ouro(III) visando o desenvolvimento de novos candidatos a fármacos antitumorais. Foram obtidos os complexos [Au(L1)Cl]Cl (1), [Pt(L1)Cl]0,5KCl (2), [Pd(L1)Cl]KCl (3) e [Cu(L1)Cl] (4) com 3-(4-bromofenil)-1-piridina-2-ilprop-2-en-1-ona tiossemicarbazona (HL1). Avaliou-se a atividade citotóxica dos compostos frente a linhagens de células leucêmicas e de tumores sólidos, e frente a células não tumorais Vero. Em geral 4 foi mais ativo frentes às linhagens de células tumorais testadas, com melhores resultados frente às linhagens leucêmicas JURKAT e THP-1 e frente às células de câncer de mama MCF-7, sendo de 6 a 13 vezes mais ativo que o ligante livre. No entanto, o complexo foi também o mais tóxico nas células sadias VERO. O complexo (1) foi mais ativo que o ligante livre frente à maioria das linhagens de células tumorais testadas. Quando comparado a 4, 1 desperta interesse devido à sua seletividade, pois não apresentou toxicidade nas células sadias VERO. Os complexos (2) e (3) foram inativos. O modo de ação dos complexos (1) e (4) foi investigado através de estudos da atividade inibitória in vitro das enzimas Tiorredoxina Redutase (TrxR) e Topoisomerase IB (Topo IB), e por meio de estudos de interação dos compostos com DNA plasmidial. O ligante (HL1) e CuCl2 não inibiram a enzima TrxR. Os valores de CI50 obtidos para a inibição da atividade enzimática de TrxR foram: complexo (1) CI50 = 5,55 ¿M; auranofina CI50 = 0,30 µM; HAuCl4 CI50 = 0,62 ¿M; complexo (4) CI50 = 9,63µM. Assim, TrxR poderia ser um alvo para a ação citotóxica dos complexos (1) e (4) Os complexos (1) e (4) inibiram de forma dose-dependente a atividade da Topo IB. Após a pré-incubação da enzima com os compostos antes da adição do DNA, observou-se uma melhora no efeito inibitório dos compostos. A uma concentração de 1,5¿M, 1 inibiu completamente a enzima. É importante observar que HAuCl4 sozinho foi capaz de inibir a topo IB, mas nesse caso a inibição nunca é completa. Para 4 a inibição completa da atividade enzimática é verificada para a concentração de 0,75¿M. Nenhum efeito inibitório foi observado após a incubação da enzima com a tiossemicarbazona livre ou com CuCl2 até a concentração de 50 µM. Na presença de 12 µM de 4 a etapa de clivagem foi inibida fortemente e observou-se uma inibição parcial a etapa de religação. Experimentos de docagem molecular mostraram que pela coordenação ao metal o ligante adota uma conformação adequada para a interação no sítio ativo de Topo IB. Estudos de interação dos compostos com o DNA revelaram que os complexos (1) e (4) não interagem diretamente com o DNA. Na segunda parte do presente trabalho, obtiveram-se três hidrazonas contendo o grupo nitrogênio mostarda: 4-[bis(2-cloroetil)amino]benzaldeído] fenilhidrazona (HL2), 4-[bis(2-cloroetil)amino]benzaldeído]-para-clorofenil-hidrazona (HL3) e 4-[bis(2-cloroetil)amino]benzaldeído]-metil-hidrazona (HL4). Em razão da baixa afinidade de ouro(III) por ligantes contendo oxigênio como átomos doadores, não foi possível obter complexos de ouro das hidrazonas aqui estudadas. Foram obtidas também três tiossemicarbazonas: 4-[bis(2-cloroetil)amino]benzaldeído-N(4)-feniltiossemicarbazona (HL5), 4-[bis(2-cloroetil)amino]benzaldeído-N(4)-para-clorofenil-tiossemicarbazona (HL6), 4-[bis(2-cloroetil)amino]benzaldeído-N(4)-metil-tiossemicarbazona (HL7) e os complexos [Au(L5)Cl2]2HCl (5), [Au(L6)Cl2]2HCl.2H2O (6) e [Au(L7)Cl2]2HCl.H2O (7). Avaliou-se a atividade citotóxica dos compostos frente a linhagens de células de melanoma, câncer de pulmão, câncer de mama e frente a células sadias. De uma forma geral, os compostos não foram ativos frente às linhagens testadas. No entanto, HL5 apresentou uma atividade seletiva e específica contra as células de melanoma B16F10. Devido à especificidade de HL5, ampliaram-se os estudos desse composto para diferentes linhagens celulares de melanoma. Nessa etapa, testou-se também o análogo estrutural HL2 o qual revelou-se inativo. Os complexos de ouro mostram-se também pouco ativos como agentes citotóxicos. Um estudo de mecanismo de ação de HL5 mostrou que seus efeitos antimelanomaocorrem através da indução da morte celular por necrose em células B16F10. HL5 provavelmente aumenta a sensibilidade das células aos agentes quimioterápicos e poderia ser usado em associação com medicamentos antimelanoma. Para tentar explicar a razão pela qual apenas HL5 foi capaz de induzir efeitos citotóxicos, estudos teóricos foram realizados, os quais indicaram que todos os ligantes e complexos de ouro teriam a mesma capacidade de atuar como agentes alquilantes do DNA, sugerindo que ou o processo de alquilação não ocorre ou, se ocorrer, não seria um processo determinante para o mecanismo de ação de HL5. Como os ligantes HL2, HL5-HL7 mostram valores muito distintos de logP, a hipótese de que apenas HL5 tivesse as características adequadas de lipofilia para interagir com o alvo biológico não pode ser descartada.Estudos de interação dos compostos com o DNA revelaram que o efeito antiproliferativo de HL5 e 5 observado nas células tumorais não ocorre por meio da interação direta desse composto com o DNA. 
Abstract: The present study consisted of the investigation of Schiff bases containing chalcona and mustard nitrogen pharmacophoric groups, as well as their platinum (II), palladium (II) and gold (III) complexes for the development of new antitumor drug candidates. The complexes [Au(L1)Cl]Cl (1), [Pt(L1)Cl]0.5KCl (2), [Pd(L1)Cl]KCl (3) and[Cu(L1)Cl] (4) with 3-(4-bromophenyl)-1-pyridin-2-ylprop-2-en-1-onethiosemicarbazone(HL1) were obtained. The cytotoxic activity of the compounds against leukemic and solid tumor cell lines and against non-tumor cells Vero was evaluated. In general, 4 was more active against the tumor cell lines tested, with better results against the JURKAT and THP-1 leukemiclines and MCF-7 breast cancer cells, being 6 to 13 times more active than the free ligand. However, the complex was also the most toxic in VERO healthy cells. Complex (1) was more active than the free ligand against most of the tumor cell lines tested. When compared to 4, 1arouses interest due to its selectivity, since it did not present toxicity in the VERO healthy cells. Complexes (2) and (3) were inactive. The mode of action of complexes (1) and (4) was investigated by studies in vitro of theinhibitory activity of the enzymes Thioredoxin Redutase (TrxR) and Topoisomerase IB (Topo IB) and by interaction studies of the compounds with plasmid DNA. The ligand (HL1) and CuCl2 did not inhibit the enzyme TrxR. The IC50 values obtained for the inhibition of TrxR enzyme activity were: complex (1) IC50 = 5.55 M; auranofin IC50 =0.30 M; HAuCl4 IC50 = 0.62 M; complex (4) IC50 = 9.63 M. Thus, TrxR could be a target for the cytotoxic action of complexes (1) and (4).Complexes (1) and (4) dose-dependently inhibited Topo IB activity. After preincubation of the enzyme with the compounds prior to DNA addition, an improvement in the inhibitory effect of the compounds was observed. At a concentration of 1.5 M, 1 completely inhibited the enzyme. It is important to note that HAuCl4 alone was able to inhibit the Topo IB,but in this case, the inhibition is never complete. For 4 the complete inhibition of the enzymatic activity is verified for the concentration of 0.75M. No inhibitory effect was observed after incubation of the enzyme with the free thiosemicarbazone or with CuCl2 up to the concentrationof 50 M. In the presence of 12 M of 4 the cleavage step was strongly inhibited and partial inhibition was observed at the religation step. Experiments of molecular docking showed that the coordination to the metal ligand adopts a proper conformation for interaction in the activesite of Topo IB. Studies of the interaction of the compounds with the DNA revealed that the complexes (1) and (4) do not interact directly with the DNA. In the second part of the present work, three hydrazones containing the mustard nitrogen group were obtained: 4-[bis(2-chloroethyl)amino]benzaldehyde]phenylhydrazone (HL2), 4-[bis(2-chloroethyl)amino]benzaldehyde]-para-chlorophenylhydrazone (HL3) and 4-[bis(2- chloroethyl)amino]benzaldehyde]-methylhydrazone (HL4). Due to the low affinity of gold (III) for ligands containing oxygen as donor atoms, it was not possible to obtain gold complexes ofthe hydrazones studied here. Three thiosemicarbazones were also obtained: 4-[bis(2- chloroethyl)amino]benzaldehyde-N(4)-phenylthiosemicarbazone (HL5), 4-[bis(2-chloroethyl)amino]benzaldehyde-N(4)-para-chlorophenylthiosemicarbazone (HL6) and 4- [bis(2-chloroethyl)amino]benzaldehyde-N(4)-methylthiosemicarbazone (HL7) and the complexes [Au(L5)Cl2]2HCl (5), [Au(L6)Cl2]2HCl.2H2O (6) and [Au(L7)Cl2]2HCl.H2O (7). The cytotoxic activity of the compounds was evaluated against melanoma cell lines, lung cancer, breast cancer and healthy cells. In general, the compounds were not active againstthe tested cell lines. However, HL5 showed selective and specific activity against B16F10 melanoma cells. Due to the specificity of HL5, studies of this compound were amplified for different melanoma cell lines. In this step, the structural analogue HL2 was also tested and found to be inactive. Gold complexes also appear to be poorly active as cytotoxic agents. A study of the mechanism of action of HL5 has shown that its antimelanoma effects occur through the induction of cell death by necrosis in B16F10 cells. HL5 probably increases the sensitivity of cells to chemotherapeutic agents and could be used in combination withantimelanoma drugs. To attempt to explain why only HL5 was able to induce cytotoxic effects, theoretical studies were conducted, which indicated that all binders and gold complexes would have thesame ability to act as DNA alkylating agents, suggesting that either the alkylation does not occur or, if it occurs, would not be a determining process for the mechanism of action of HL5. As the HL2, HL5-HL7 ligands show very distinct values of logP, the hypothesis thatonly HL5 has the proper characteristics of lipophilicity to interact with the biological target can not be ruled out. Studies of interaction of the compounds with DNA revealed that the antiproliferative effect of HL5 and 5 observed in tumor cells does not occur through the direct interaction of this compound with DNA.
Subject: Mecanismo de ação (Bioquímica)
Complexos metálicos
Schiff, Bases de
Química bioinorgânica
Agentes antineoplásicos
Quimica inorganica
language: Português
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
Rights: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/SFSA-AY7SSR
Issue Date: 23-Feb-2018
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