Inibição da urease como ferramenta medicinal e agrícola: a influência de átomos de selênio e boro na atividade antiureolítica de inibidores de urease conhecidos

dc.creatorNathália Evelyn Morais Costa
dc.date.accessioned2024-11-14T19:25:15Z
dc.date.accessioned2025-09-09T00:40:41Z
dc.date.available2024-11-14T19:25:15Z
dc.date.issued2024-10-25
dc.description.abstractThe enzyme urease, a metalloprotein that catalyzes the hydrolysis of urea into ammonia and carbon dioxide, plays a crucial role in various biological and pathological processes. Its activity is essential in organisms that use urea as a nitrogen source. It is also associated with numerous human health issues, including infections caused by fungi and bacteria, and agricultural concerns, such as the environmental impact of ammonia release in soil. Therefore, developing effective urease inhibitors is of great interest in medicine and agriculture. This work is divided into three chapters and presents the synthesis and evaluation of the anti-ureolytic potential of three classes of molecules: selenium-derived Biginelli adducts, Biginelli adducts derived from formylphenylboronic acids, and benzoylselenoureas. Selenium-derived Biginelli adducts were identified as potent inhibitors of plant urease (C. ensiformis). The most active compounds displayed CI50 values between 30 and 50 μM, showing greater activity than their urea—and thiourea-derived analogs. Kinetic studies of the most active derivatives were conducted to define the most potent inhibitors' inhibition mechanisms and kinetic parameters. The synthesis of Biginelli adducts derived from formylphenylboronic acids was optimized for nuclei containing urea and thiourea moieties. Enzymatic assays with urease (C. ensiformis) allowed the determination of CI50 (132 μM) and revealed that this compound acts through a mixed inhibition mechanism. Additionally, biophysical studies showed how the most active derivative interacts with the urease active site through the hydroxyl groups of the boronic acid. Finally, the synthesis of benzoylselenoureas was optimized, and these compounds and their sulfur analogs, benzoylthioureas, were evaluated for their anti-ureolytic potential against fungal urease C. neoformans. In vitro activity of these compounds showed that the selenium compounds possess greater antifungal activity (minimum inhibitory concentration - MIC and minimum fungicidal concentration - MFC values ranging from 1 to 16 mg/L) compared to their sulfur counterparts (MIC and MFC values ranging from 8 to 128 mg/L). Furthermore, benzoylselenoureas were tested on urease from the crude protein extract of C. neoformans, where ureCI50 values ranging between 0.95 and 13.95 nM were observed. The results of this research significantly contribute to the field of medicinal chemistry, providing new tools for the potential treatment of fungal infections and mitigation of environmental issues related to urease activity.
dc.description.sponsorshipCNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico
dc.description.sponsorshipFAPEMIG - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais
dc.description.sponsorshipCAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/1843/78059
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal de Minas Gerais
dc.rightsAcesso Aberto
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/pt/
dc.subjectQuímica orgânica
dc.subjectUrease – Inibidores
dc.subjectSelênio
dc.subjectBoro
dc.subjectQuímica farmacêutica
dc.subjectAtividade antifúngica
dc.subjectÁcidos
dc.subjectCompostos orgânicos
dc.subjectEspectroscopia de infravermelho
dc.subjectEspectrometria de Massa
dc.subjectRessonância Magnética Nuclear
dc.subject.otherUrease
dc.subject.otherSelênio
dc.subject.otherÁcido borônico
dc.subject.otherAdutos de Biginelli
dc.subject.otherReação multicomponente
dc.titleInibição da urease como ferramenta medicinal e agrícola: a influência de átomos de selênio e boro na atividade antiureolítica de inibidores de urease conhecidos
dc.typeTese de doutorado
local.contributor.advisor-co1Eduardo Eliezer Alberto
local.contributor.advisor1Ângelo de Fátima
local.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/5930812704632756
local.contributor.referee1Antonio Carlos Bender Burtoloso
local.contributor.referee1Sergio Antonio Fernandes
local.contributor.referee1Rosemeire Brondi Alves
local.contributor.referee1Diogo Montes Vidal
local.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/3237838872667372
local.description.resumoA enzima urease, uma metaloproteína que catalisa a hidrólise da ureia em amônia e dióxido de carbono, desempenha um papel crucial em vários processos biológicos e patológicos. Sua atividade é fundamental em organismos que utilizam ureia como fonte de nitrogênio, mas também está associada a diversos problemas de saúde humana, incluindo infecções causadas por fungos e bactérias, bem como questões agrícolas, como o impacto ambiental da liberação de amônia no solo. Portanto, o desenvolvimento de inibidores eficazes de urease é de grande interesse tanto na medicina quanto na agricultura. Este trabalho é dividido em três capítulos e apresenta a síntese e avaliação do potencial antiureolítico de três classes de moléculas: adutos de Biginelli derivados de selênio, adutos de Biginelli derivados de ácidos formilfenil borônicos e benzoilselenoureias. Os adutos de Biginelli derivados de selênio foram identificados como potentes inibidores de urease vegetal (C.ensifmormis), com os compostos mais ativos apresentaram IC50 entre 30 e 50μM, mostrando maior atividade que os análogos derivados de ureia e tioureia. Os estudos cinéticos dos derivados mais ativos foram realizados, definindo o mecanismo de inibição e os parâmetros cinéticos dos inibidores mais potentes. A síntese dos adutos de Biginelli derivados de ácidos formilfenil borônicos foi otimizada para núcleos contendo a porção ureia e tioureia. Ensaios enzimáticos com a urease (C.ensifmormis) permitiram definir o IC50 (132 μM) e observar que esse composto age por meio de um mecanismo de inibição misto. Além disso, estudos biofísicos revelaram como o derivado mais ativo interage com o sítio ativo da urease por meio das hidroxilas do ácido borônico. Por fim, a síntese de benzoilselenoureias foi otimizada e esses compostos e seus análogos de enxofre, benzoiltioureias, foram avaliados quanto seu potencial antiureolítico contra a urease fúngica C. neoformans. A atividade in vitro desses compostos mostrou que os compostos de selênio possuem maior atividade antifúngica (valores de concentração inibitória mínima - CIM e fungicida mínima - CFM variando de 1 a 16 mg/L) quando comparadas aos correspondentes compostos de enxofre (CIM e CFM variando de 8 a 128 mg/L). Além disso, as benzoilselenoureias foram testadas na urease do extrato de proteína bruta de C. neoformans, onde foram observados valores de ureIC50 variando entre 0,95 e 13,95 nM. Os resultados desta pesquisa contribuem significativamente para o campo da química medicinal, fornecendo novas ferramentas para o possível tratamento de infecções fúngicas e mitigação de problemas ambientais relacionados à atividade da urease.
local.identifier.orcidhttps://orcid.org/0000-0003-0474-9863
local.publisher.countryBrasil
local.publisher.departmentICX - DEPARTAMENTO DE QUÍMICA
local.publisher.initialsUFMG
local.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Química

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