Avaliação da interação e clivagem de DNA por novos complexos metálicos trinucleares de FeIIIZnIIPdII e mononucleares de CuII

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Gabriel, Philipe
Data de Publicação: 2021
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFSC
Texto Completo: https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/227220
Resumo: Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Bioquímica, Florianópolis, 2021.
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spelling Universidade Federal de Santa CatarinaGabriel, PhilipeTerenzi, Hernán Francisco2021-08-23T14:09:22Z2021-08-23T14:09:22Z2021372354https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/227220Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Bioquímica, Florianópolis, 2021.As pesquisas envolvendo a caracterização de novas moléculas capazes de interagir e fragmentar os ácidos nucleicos de modo seletivo vêm sofrendo grande investimento de esforços nas áreas de biotecnologia, bioquímica, biologia molecular, química bioinorgânica e outras. Isso porque os ácidos nucleicos, especialmente o DNA, são macromoléculas fundamentais para o desenvolvimento e manutenção da vida. Desta forma, essas moléculas são alvos de diversos fármacos que buscam o tratamento de doenças que afetam o material genético, como o câncer, além de se constituírem como elementos principais na produção de proteínas para pesquisa ou escala industrial, na investigação criminal, em exames laboratoriais entre outros. Neste trabalho foram avaliadas as interações e clivagem do DNA plasmidial por duas séries diferentes de complexos metálicos que buscam mimetizar a ação de enzimas que possuem a capacidade de fragmentar o DNA. A primeira série de complexos corresponde a 3 compostos metálicos que mimetizam a estrutura e/ou o sítio ativo de fosfatases ácidas III II púrpuras com centro metálico de Fe Zn . Esta série corresponde a um complexo contendo um grupo pendente, como forma de mimetizar uma segunda esfera de coordenação, contendo o metal paládio inserido nessa estrutura lateral (1), e seus ligantes derivados ? o primeiro sem o paládio mas com o centro metálico FeIIIZnII (2) e o segundo sem este centro metálico mas com o paládio inserido no grupo lateral (3). A adição deste metal buscou aumentar a interação do complexo ao DNA, inferindo que este íon possa se ligar ao ácido nucleico de forma covalente semelhante à platina. Neste trabalho foi visto que o complexo 1 apresenta uma significativa atividade de interação e clivagem do DNA plasmidial através de um mecanismo hidrolítico, semelhante a outros complexos com o mesmo centro metálico FeIIIZnII já estudados pelo grupo. Para o complexo 2 foi encontrada também um potencial de clivagem de DNA plasmidial muito semelhante ao complexo 1 enquanto o complexo 3 não apresentou a capacidade de fragmentar o DNA. A maior diferença encontrada para o complexo 1 em comparação ao complexo 2 e a outros já caracterizados por nosso grupo foi a maior afinidade deste pelo DNA. Essa afinidade foi evidenciada nos ensaios de interação com CT-DNA avaliados por dicroísmo circular e pelas constantes cinéticas obtidas. Estes dados indicaram uma possibilidade de que há uma interação covalente com DNA através do grupo pendente contendo paládio. Esta interação covalente foi confirmada pelo aparecimento de bandas que indicam a formação de um aduto covalente entre os complexos que possuem o paládio (1 e 3) e o DNA através do ensaio de mobilidade eletroforética em gel de alta resolução, ampliando a efetividade e confirmando a novidade funcional deste complexo. A outra série de complexos estudados neste trabalho corresponde a cinco compostos com centro mononuclear de CuII coordenado com anel piridoxal e orto-substitúidos haloanilinas. Com o objetivo de avaliar a influência dos halogênios no processo de interação e catálise da clivagem do DNA a série foi constituída pelo complexo controle (sem halogênio) e mais quatro deles, contendo cada um os seguintes: flúor, cloro, bromo e iodo. Todos os cinco complexos apresentaram uma eficiente clivagem do DNA plasmidial, através de um mecanismo hidrolítico, sendo que o complexo que contém o halogênio iodo se apresentou em todos os testes como o mais ativo da série. No ensaio de avaliação dos modos de interação foi possível perceber que as interações eletrostáticas possuem pouca interferência no processo de aproximação dos complexos ao DNA, enquanto os ensaios com ligantes de sulco e interação com CT-DNA descartaram o acesso ao DNA por intercalação, pelo menos para o controle Cu-Anilina e para o complexo mais ativo da série (iodo). Nos ensaios de DNA footprinting e de clivagem direta de oligonucleotídeos na presença de ascorbato de sódio, este complexo mais ativo apresentou sítios de preferência de interação com o DNA que correspondem a regiões ricas em T e em G. Ambas as formas de avaliar a interação dos complexos com os oligonucleotídeos (clivagem na presença do agente redutor e footprinting de DNA por Fe-EDTA) apontaram para as mesmas regiões de preferência para a interação e catálise. Reunidos, neste trabalho, os dados de análise destas duas séries de complexos servem como base para o estudo da interação de moléculas que possam se ligar covalentemente ao DNA e em seguida atuar em um processo de catálise, como é o caso do complexo 1. Além disso, este estudo contribui para a análise futura de como os halogênios podem ter um papel na interação de moléculas com os ácidos nucleicos.Abstract: Researches involving the characterization of new molecules capable of selectively interacting and fragmenting nucleic acids have received a great investment of efforts in the areas of biotechnology, biochemistry, molecular biology, bioinorganic chemistry and others. That's because nucleic acids, especially DNA, are fundamental macromolecules for the development and maintenance of life. Thus, these molecules are targets of several drugs used in the treatment of diseases that affect genetic material, such as cancer, in addition to being the main elements in the production of proteins for research or industrial scale, for instance in criminal investigation, laboratory tests, among others. In this work, the interactions and cleavage of plasmid DNA by two different series of metal complexes were evaluated. These are molecules that mimic the action of enzymes capable of fragmenting DNA. The first series of complexes corresponds to 3 metallic compounds that mimic the structure and / or the active site of purple acid phosphatases with FeIIIZnII metallic center. This series corresponds to a complex containing a pendant group, as a way of mimicking a second coordination sphere, that includes the palladium metal inserted in this lateral structure (1), and its derived ligands - the first without the palladium but with the FeIIIZnII metallic center (2) and the second without this metallic center but with the palladium inserted in the side group (3). The addition of this metal sought to increase the interaction of the complex with DNA, inferring that this ion can bind to the nucleic acid in a covalent manner similar to platinum. In this work it was seen that complex 1 has significant interaction and cleavage activity to plasmid DNA through a hydrolytic mechanism, similar to other complexes with the same FeIIIZnII metallic center already studied by the group. For complex 2, a plasmid DNA cleavage potential very similar to complex 1 was also found, while complex 3 did not have the ability to fragment DNA. The biggest difference found for complex 1 in comparison to complex 2 and others already characterized by our group was its greater affinity for DNA. This affinity was evidenced in the interaction tests with CT-DNA evaluated by circular dichroism and obtained kinetic constants. These data indicates a possibility that there is a covalent interaction with DNA through the pendant group containing palladium. This covalent interaction was confirmed by the appearance of bands that indicate the formation of a covalent adduct between palladium added complex (1 e 3) and DNA through electrophoretic mobility assay, expanding the effectiveness and confirming the functional novelty of this complex. The other series of complexes studied in this work corresponds to five compounds with a mononuclear center of CuII coordinated with a pyridoxal ring and ortho-substituted haloanilines. In order to evaluate the influence of halogens in the process of interaction and catalysis of DNA cleavage, the series consists of a complex control (without halogen) and other four complexes, each containing the following: fluorine, chlorine, bromine and iodine. All five complexes presented an efficient cleavage of plasmid DNA through a hydrolytic mechanism, and the complex containing iodine halogen presented itself, in all tests, as the most active in the series. In the evaluation test of the interaction modes, it was possible to notice that the electrostatic interactions have little interference in the process of approximation of complexes to DNA, while tests with groove ligands and interaction with CT-DNA excluded a possible access to DNA through intercalation, at least for Cu-Aniline control and for the most active complex in the series (iodine). In DNA footprinting and direct cleavage assays of oligonucleotides in presence of sodium ascorbate, this more active complex showed preference sites for interaction with DNA that correspond to regions rich in T and G. Both ways of evaluating interaction of complexes with oligonucleotides (cleavage in the presence of the reducing agent and DNA footprinting by Fe-EDTA) pointed to the same regions of preference for interaction and catalysis. Together, in this work, the analysis data of these two series of complexes serve as a basis for the study of molecules interaction that can be covalently bound to DNA and then act in a process of catalysis, as is the case of complex 1. In addition, the second series enable future analysis of how halogens can play a role in the interaction of molecules with nucleic acids.137 p.| il., gráfs.porBioquímicaClivagem do DNANucleasesMateriais biomiméticosAvaliação da interação e clivagem de DNA por novos complexos metálicos trinucleares de FeIIIZnIIPdII e mononucleares de CuIIinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisreponame:Repositório Institucional da UFSCinstname:Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)instacron:UFSCinfo:eu-repo/semantics/openAccessORIGINALPBQA0163-T.pdfPBQA0163-T.pdfapplication/pdf5392684https://repositorio.ufsc.br/bitstream/123456789/227220/-1/PBQA0163-T.pdf105417d20e9fcc639a63e60e6d857f83MD5-1123456789/2272202021-08-23 11:09:23.028oai:repositorio.ufsc.br:123456789/227220Repositório de PublicaçõesPUBhttp://150.162.242.35/oai/requestopendoar:23732021-08-23T14:09:23Repositório Institucional da UFSC - Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)false
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