Síntese de inibidores das enzimas cruzaína e diidroorotato desidrogenase de Trypanosoma cruzi

• Autor(a) principal: Avelar, Leandro Antonio Alves
• Data de Publicação: 2014
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
• Texto Completo: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/75/75133/tde-21112014-155848/
• topic: Chagas disease; cruzain; cruzaina; dihydroorotase; diidroorotato desidrogenase; doença de Chagas

A doença de Chagas, que é causada pelo protozoário flagelado Trypanosoma cruzi, ocasiona grandes danos à saúde da população latino-americana e vem-se distribuindo para regiões não-endêmicas como os Estados Unidos, Europa e Japão. O tratamento é realizado pela administração de dois medicamentos (Nifurtimox e Benzonidazol) que apresentam sérios efeitos colaterais e baixa eficácia. A busca por novos compostos químicos bioativos com ação farmacológica sobre alvos bioquímicos constitui uma estratégia em desenvolvimento em nosso grupo de pesquisa. Neste trabalho, a principal cisteino protease - a cruzaína, e a enzima central na biossíntese de pirimidinas - a DHODH, ambas de T. cruzi, foram escolhidas como alvos para a identificação de novos inibidores com ação potencial contra o T. cruzi. A síntese de inibidores dessas duas enzimas foi realizada e os ensaios bioquímicos foram usados para identificar novos inibidores em concentrações micro- e nanomolar. Alguns desses inibidores enzimáticos foram ensaiados contra o T. cruzi em sua forma infectiva tripomastigota e foram ativos em concentrações micromolar. A enzima cruzaína (3.4.22.51) possui similaridade baixa na sequência de aminoácidos (18%) com a Catepsina-L (Cat-L, EC 3.4.22.15), mas suficiente para estabelecer a hipótese de que inibidores de Cat-L também poderiam inibir a cruzaína. Assim, com base no conhecimento prévio de vários inibidores da Cat-L, o dipeptídeo-nitrila Neq409 foi inicialmente sintetizado por outro membro do grupo para validar a hipótese de que nitrilas dipeptídicas poderiam inibir a cruzaína. O composto Neq409 inibiu a cruzaína com o valor de pIC50 igual a 5,7 que o qualificou não apenas como inibidor da cruzaína mas também como possível composto matriz para modificação molecular e estudos de relações estrutura-atividade (SAR). Cinco compostos foram então sintetizados através de uma rota de quatro etapas (proteção/desproteção de ácidos carboxílicos e duas formações de amida) e avaliados através de métodos fluorimétricos quanto às suas capacidades de inibir cruzaína. As modificações moleculares resultaram em aumento da potência de até 13 vezes em relação ao composto protótipo Neq409. A substituição do grupo benzoíla, presente em P3 no Neq409, pelo grupo 3-carboxi-5-terc-butil-2-metilpirazol (Neq414) e 5-bromopiridina (Neq419) resultou nos valores de pIC50 de 6,5 e 6,1, respectivamente. A substituição do átomo de hidrogênio por cloro na posição meta da fenila em P2 no composto Neq414 deu origem ao composto Neq415 com pIC50 de 6,8. Outras duas modificações envolveram a inserção do grupo ciclopropila na região P1 do composto Neq0414 gerando o Neq533 (pIC50 = 6,8) e do composto Neq533 resultando no composto Neq543 (pIC50 = 6,2). Os resultados mostraram que o grupo 3-carboxi-5-terc-butil-2-metilpirazol apresenta interações mais eficientes no sub-sítio S3 da cruzaína que o grupo 5-bromopiridina e que um átomo de cloro em P2 e um grupo ciclopropila em P1 possuem contribuições semelhantes para o aumento da potência de inibição da enzima. A busca de inibidores da enzima TcDHODH pelo grupo NEQUIMED levou à identificação de dois novos inibidores nanomolares, o Neq71 (pKi = 6,5) e o Neq130 (pKi = 6,4), ambos derivados de 5-arilpropilidenobarbitúricos. Com base nesses resultados, foi realizada a síntese do Neq71, Neq130 e de um novo inibidor - o Neq0393, biosóstero do composto Neq130, utilizando a condensação de Knoevenagel em meio aquoso sem catalisador, por adaptação de método já descrito anteriormente na literatura. Para avaliar a importância insaturação exocíclica ao anel barbitúrico desses derivados, o Neq71, Neq130 e o Neq393 foram submetidos à redução específica dessa insaturação utilizando-se NaBH4 que resultou nos compostos Neq395, Neq298 e Neq394, respectivamente. Os compostos Neq542, Neq421 e Neq420 derivados 5-metilidenobarbitúricos também foram sintetizados através do mesmo procedimento utilizado para obtenção de Neq71, Neq130 e Neq393, para avaliar a importância do comprimento da cadeia dos derivados 5-arilpropilidenobarbitúricos. A análise das constantes de inibição dos compostos obtidos mostrou que a redução da instauração resulta de até 280 vezes de potência, enquanto o encurtamento da cadeia lateral levou a diminuição de menor escala da potência (25 vezes), indicando a importância da instauração exocíclica para a afinidade dos compostos com a enzima. A característica eletrofílica desta instauração levou identificação de um novo esqueleto para futuros inibidores, o Neq411.