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Síntese e atividade tripanossomicida de potenciais inibidores covalentes reversíveis da enzima cruzaína

Processo: 16/07946-5
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Doutorado Direto
Vigência (Início): 01 de maio de 2016
Vigência (Término): 30 de abril de 2020
Área do conhecimento:Ciências Exatas e da Terra - Química - Química Orgânica
Pesquisador responsável:Carlos Alberto Montanari
Beneficiário:Lorenzo Cianni
Instituição-sede: Instituto de Química de São Carlos (IQSC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
Vinculado ao auxílio:13/18009-4 - Planejamento, síntese e atividade tripanossomicida de inibidores covalentes reversíveis da enzima cruzaína, AP.TEM
Bolsa(s) vinculada(s):17/17386-0 - Desenho molecular e síntese de novos inibidores de cruzain com atividade Trypanocida, BE.EP.DD
Assunto(s):Química farmacêutica   Tripanossomicidas   Trypanosoma cruzi   Cruzaína   Cisteína proteases   Doença de Chagas

Resumo

A cruzaína, principal cisteíno protease do Trypanosoma cruzi, é uma enzima essencial para o ciclo de vida do parasito e tem sido usada como um alvo viável para a busca de inibidores enzimáticos candidatos a fármacos. O composto peptideomimético K777 inibe a cruzaína em concentração nanomolar e atua por um mecanismo de inibição irreversível. Análogos ou derivados do K777 geralmente contêm grupos funcionais eletrofílicos conhecidos como "warheads" que podem ligar-se covalentemente ao sítio ativo da cruzaína via ataque nucleofílico promovido pela cisteína catalítica. Embora esse mecanismo tenha sido extensivamente estudado, outros poucos trabalhos têm explorado a influência da natureza da ligação covalente no processo de inibição covalente reversível na cruzaína. O Grupo de Química Medicinal do IQSC/USP (NEQUIMED/IQSC/USP) começou a estudar esse mecanismo através dos projetos FAPESP 2011/01893-3 e 2011/20572-3, com enorme sucesso, através do emprego de nitrilas como warheads para formar ligação covalente reversível de dipeptidil-nitrilas com cisteíno proteases. Os resultados dessas pesquisas resultaram na aprovação de um projeto temático pela FAPESP (2013/18009-4) que está em vigor desde maio de 2014, com vigência de 5 anos. Uma série prototípica de inibidores similares aos inibidores de catepsina K (que tem sido usada como alvo na indústria farmacêutica) foi selecionada por conter um esqueleto químico suscetível a processos de otimização. Todos os compostos sintetizados no NEQUIMED são ativos contra a cruzaína em concentrações de baixo-micromolar até sub-micromolar, sendo o composto mais potente o Nequimed409 (Neq0409) que inibiu a enzima com um IC50 igual 1,89 ± 0,11 µM (pIC50 = 5,7). Além disso, também pela primeira vez, esses compostos apresentaram atividade tripanossomicida contra a forma infetiva tripomastigota/amastigota da cepa Tulahuen lacZ em concentrações menores que 50 µM, sendo que o composto protótipo Neq0409 é um agente tripanossomicida (dependência concentração-resposta) com valor de IC50 igual a 2,7 ± 0,3 µM (pIC50 = 5,6) contra a forma amastigota da mesma cepa. O Neq409 é mais potente que o fármaco benzonidazol (BZ) que foi usado como controle (pIC50 = 4,6) e apresenta citotoxicidade em baço de camundongos > 500 µM (valor comparável ao do BZ que é > 500 µM). As dipeptidil-nitrilas estudadas apresentam características de compostos matrizes que podem ser otimizadas para candidatos a fármacos: T. cruzi pIC50 > 5 (pIC50(Neq409) = 5,6) com SI > 10 (razão SI = IC50(cito)/IC50(T. cruzi) = 185, BZ = 20,6); PFI < 8 (PFINeq409 = 3,7); # anéis Ar < 5 e MW < 500 Da. Recentemente, em um processo preliminar de otimização do Neq0409, as estruturas moleculares do Neq0565 e Neq0566 foram estabelecidas usando métodos in silico em desenvolvimento no NEQUIMED/IQSC/USP, que foram sintetizados pelo grupo da Profa. Paula Gomes na Universidade do Porto. Em estudos preliminares de atividade tripanossomicida, o Neq0565 foi ativo contra a forma amastigota do T. cruzi, cepa Tulahuen (²-galactosidase), com pIC50 de 4.9 e SI >> 50 (razão SI = IC50(cito)/IC50(T. cruzi), enquanto seu enantiomero (Neq0566) foi inativo. Neste trabalho, serão realizados estudos para (i) síntese e caracterização de análogos/derivados do Neq0565; (ii) determinação da potência de inibição contra a cruzaína; (iii) estudo in silico dos fatores estruturais cruciais para o estabelecimento de uma forte interação ligante-enzima (estudos (Q)SAR), com vista à proposta de futuras modificações estruturais adicionais conducentes a inibidores mais potentes e seletivos; (iv) avaliação da atividade tripanossomicida dos compostos mais potentes contra a cruzaína. (AU)

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