Benzoylthioureas : synthesis, antimycobacterial and antiureolytic activity and interaction study with urease by NMR

Autor: Tiago de Oliveira Brito
Přispěvatelé: Fernando César de Macedo Júnior ., Anna Paola Butera, Bárbara Celânia Fiorin, Luís Fernando Cabeça, Marcelle de Lima Ferreira Bispo
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2017
Zdroj: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UEL
Universidade Estadual de Londrina (UEL)
instacron:UEL
Popis: A atividade ureolítica dos solos é uma causa de grandes perdas de fertilizantes a base de ureia, que na presença de ureases é hidrolisada a amônia e dióxido de carbono. Para evitar estas perdas e aumentar a eficiência destes fertilizantes são utilizados inibidores de ureases contidos nas formulações de ureia. Entretanto, os inibidores de ureases utilizados na agricultura são produtos importados que oneram o preço dos fertilizantes a base de ureia. Apesar do protagonismo do Brasil no cenário do agronegócio mundial, nenhum inibidor de ureases foi desenvolvido neste país até o momento. Este trabalho relata a síntese de uma ampla série de benzoiltioureias N-substituídas (BTUs), racionalmente planejadas e avaliadas frente seu potencial como inibidores da enzima urease purificada de Cannavalia ensiformis, bem como, inibidores da atividade ureolítica de amostras de solo in natura. Os ensaios in vitro revelaram oito BTUs com níveis de inibição acima de 50% frente à urease de Cannavalia ensiformis, sendo mais elevados daqueles apresentados para o inibidor utilizado como controle, a hidroxiureia. Estudos cinéticos demonstraram que estas BTUs foram capazes de se ligar tanto ao sítio catalítico como a um sítio alostérico da urease, atuando, portanto, como inibidores do tipo misto. Nos testes realizados com amostras de solo, 28 compostos inibiram eficazmente a atividade ureolítica, sendo que sete BTUs apresentaram níveis de inibição maiores que o tiofosfato de N-(butil)triamida (NBPT; 40% de inibição), empregado como referência. A estabilidade térmica das BTUs, juntamente com a sua capacidade em inibir as ureases do solo, faz desta classe de compostos potenciais aditivos para adubos à base de ureia. Também foram investigados, em nível molecular, os epítopos de ligação entre a urease de Cannavalia ensiformis e quatro BTUs através de experimentos de ressonância magnética nuclear (RMN) envolvendo diferença de transferência de saturação (STD). Foi verificado que a porção benzoíla é importante para o reconhecimento dos compostos pela enzima e que os substituintes do nitrogênio modulam o nível de inibição da urease. O efeito STD observado para quatro BTUs evidenciam uma correlação com os ensaios de inibição da atividade ureolítica no ensaio em solo in natura, sugerindo que a técnica de STD pode ser utilizada como uma ferramenta no planejamento de novos inibidores de ureases para aplicação na agricultura. Em outra seção deste trabalho, são relatados o planejamento e a avaliação da relação estrutura-atividade (REA) de uma série de benzoiltioureias com foco no desenvolvimento de novos protótipos antituberculose. Neste contexto, 15 compostos apresentaram atividade relevante frente ao Mycobacterium tuberculosis, com concentração inibitória mínima (CIM) na faixa de 9,6-190,6 μM, sendo que um deles apresentou um CIM de 9,6 μM, comparável ao CIM do isoxil (antimicobacteriano de referência − CIM de 6,2 μM) e 1,7 vezes mais potente que etambutol (fármaco de primeira escolha utilizado no tratamento de tuberculose − CIM de 17,1 μM). Os resultados obtidos evidenciam o potencial das benzoiltioureias como agentes antimicobacterianos. Ureolytic activity of soils is cause of large losses of urea-based fertilizers, which in the presence of ureases is hydrolyzed to ammonia and carbon dioxide. In order to avoid these losses and increase the efficiency of these fertilizers, urease inhibitors are used in urea formulations. However, ureases inhibitors used in agriculture are imported products that inflate the price of urea-based fertilizers. Despite of Brazil prominence in world agribusiness scenario, neither urease inhibitor has been developed in Brazil until now. This work report the synthesis of a wide range of N-substituted benzoylthioureas (BTUs) rationally planned and evaluated against their potential as inhibitors of the purified urease enzyme Cannavalia ensiformis, as well as inhibitors of the ureolytic activity of in natura soil samples. In vitro assay revealed eight BTUs with inhibition levels above 50% against Cannavalia ensiformis urease, being higher than those presented for the inhibitor used as a control, hydroxyurea. Kinetic studies showed that these BTUs were able to bind both catalytic and allosteric site of urease, acting as mixed type inhibitors. Twenty eight compounds inhibited effectively the ureolytic activity in soil samples and seven BTUs showed higher inhibition levels than NBPT (reference compound that showed 40% inhibition). Thermal stability of BTUs together with their ability to inhibit soil ureases makes this class of compounds potential additives for urea-based fertilizers. We also investigated at molecular levels the binding epitopes between Cannavalia ensiformis urease and four BTUs by nuclear magnetic resonance (NMR) experiments involving saturation transfer difference (STD). Has been found that the benzoyl moiety is important for the recognition of the compounds by the enzyme and the substituents on nitrogen modulate the level of urease inhibition. Observed STD effect for four BTUs shows correlation with the inhibition assays of ureolytic activity in the in natura soil test, suggesting that STD technique can be used as tool in the planning of new ureases inhibitors for agricultural application. In another section of this work, are reported the planning and evaluation of structure-activity relationship (SAR) for a series of benzoylthioureas with focus on the development of new antituberculosis prototypes. In this context, 15 compounds presented a significant activity against Mycobacterium tuberculosis, with a minimum inhibitory concentration (MIC) in the range of 9.6-190.6 μM and one of them showed a MIC of 9.6 μM, which is compatible with isoxil MIC (reference antimycobacterial − MIC of 6,2 μM) and 1.7 times more potent than ethambutol (first choice drug used in tuberculosis therapy - CIM of 17.1 μM). Obtained results evidenced the potential of benzoylthioureas as antimycobacterial agents.
Databáze: OpenAIRE
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