Evaluation of cytotoxic activity and investigation towards possible mechanisms of action of natural diarylheptanoids, derivatives and analogs against Trypanosoma cruzi

Autor: Santiago, Vitor Sueth
Přispěvatelé: Lima, Marco Edilson Freire de, Decot?-Ricardo, D?bora, Morrot, Alexandre, Fraga, Carlos Alberto Manssour, Silva, Fernando de Carvalho da, Almeida, Wanda Pereira
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2015
Předmět:
Zdroj: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRRJ
Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro (UFRRJ)
instacron:UFRRJ
Popis: Submitted by Jorge Silva (jorgelmsilva@ufrrj.br) on 2016-10-13T18:50:52Z No. of bitstreams: 1 2015 - Vitor Sueth Santiago.pdf: 10611307 bytes, checksum: 28bcb538332e756e608d3f04694b22b6 (MD5) Made available in DSpace on 2016-10-13T18:50:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2015 - Vitor Sueth Santiago.pdf: 10611307 bytes, checksum: 28bcb538332e756e608d3f04694b22b6 (MD5) Previous issue date: 2015-10-16 CAPES FAPERJ CAPES-PROCAD This work aimed to characterize the trypanocidal activity of curcumin, as well as synthesise a set of structurally-related compounds to investigate the relationships between chemical structure and biological activity (SAR). The isolation of natural curcumin was carried along with two other natural curcuminoides, which together with a third (cyclocurcumin) formed the very first set of derivatives subjected to a screening against epimastigotes forms of T. cruzi (Dm28c strain). This screening pointed out the 1,3-diketone moiety as well as the methoxyl- group in the position 3 of the aromatic ring as potencial pharmacophores. Then, a set of synthetic analogues were prepared based on rational changes on the three structural subunits present in curcumin. These synthetic derivatives were subjected to the same screening, and three of them showed superior trypanocidal activity compared to the natural product. Then, taking the informations obtained from this first screening, the synthesis of constrained analogues were performed which showed an interesting result based on the ring-size of the derivatives. In parallel, a series of 1,3-pyrimidine derivatives were prepared, based on potential bioisosteric relationships between the 1,3-diketone moiety and the 1,3-pyrimidine heterocycle. All the derivatives obtained were tested against T. cruzi, and those shown trypanocidal activity were submited to a cell viability assay, where three of the synthetic derivatives demonstrated selective toxicity against the parasite: (E) ? 2 - (4 ? hydroxy - 3-methoxybenzylidene) ? 6 - ((E) ? 3 - (4 ? hydroxy ? 3 - methoxyphenyl) acryloyl) cyclohexanone; (2E,6E) - 2,6 ? bis (4 ? hydroxy ? 3 -methoxybenzylidene) cyclohexanone and 4,4 '- ((1E,1'E) - (2 ? chloropyrimidine - 4,6 - diyl) bis (ethene - 2,1 - diyl)) bis (2 -methoxyphenol). These derivatives were tested in an assay of infected macrophages, and they prove to be toxic for both parasite forms (trypomastigote and amastigote). The investigation of the probable mechanism of action started with a scanning/transmission electronic microscopy of the curcumin-treated parasites in a sublethal dose. The analysis of ultraestructural changes in parasite treated cells suggested the enzyme CYP51 as well as tubulin as possible targets for curcumin. The HPLC analysis of the membrane lipids of treated parasites showed no difference when compared to non treated control. The flow cytometry analysis showed a characteristic profile similar to those compounds who binds to tubulin and disrupts microtubules. To improve this hypothesis, the T. cruzi tubulin was modelled by homology and the curcuminoids were docked at the literature known curcumin site. The results obtained showed a good correlation between the best-scored poses obtained from the docking study and the experimental IC50 values obtained from the assays of the natural derivatives against parasite cells. Este trabalho teve como principal objetivo a caracteriza??o da atividade tripanocida da curcumina, bem como a s?ntese diversos derivados estruturalmente an?logos a fim de investigar rela??es entre a estrutura qu?mica e a atividade biol?gica. O isolamento da curcumina da matriz natural foi realizado juntamente com outros dois curcuminoides, que em conjunto com um terceiro (ciclocurcumina) formou o primeiro conjunto de compostos submetido a uma triagem biol?gica sobre formas epimastigotas de T. cruzi (cepa Dm28c). Nesta triagem foi detectado como farmac?foro a subunidade 1,3-dicetona e o grupamento metoxila na posi??o 3 do anel arom?tico. Em seguida, foi sintetizada uma cole??o de derivados com modifica??es em tr?s subunidades estruturais da curcumina, os quais foram submetidos a uma triagem frente ao parasito. Tr?s dos an?logos sint?ticos apresentaram atividade t?xica frente ao parasito de maneira superior ao produto natural. Em seguida, usando informa??es da primeira triagem, procedeu-se para a s?ntese de an?logos estruturalmente restritos, os quais apresentaram um importante resultado acerca dos aspectos conformacionais associados ao tamanho do anel utilizado para a restri??o. Em paralelo foi sintetizada uma s?rie de derivados estruturalmente originais explorando a potencial rela??o bioisost?rica entre a subunidade 1,3-dicetona e o anel pirimid?nico. Ap?s triagem de todos os derivados frente a formas epimastigotas de T. cruzi, foi realizado um ensaio de viabilidade celular onde tr?s derivados sint?ticos demonstraram toxicidade seletiva frente ao parasito nas concentra??es testadas: (E) -2- (4-hidr?xi-3-metoxibenzilideno) ? 6 - ((E) ? 3 - (4 - hidr?xi- 3- -metoxifenil) acriloil) cicloexanona, (2E,6E) -2,6-bis (4 ? hidr?xi ? 3 - metoxibenzilideno) cicloexanona e 2-cloro-4,4'- ((1E,1'E) ? pirimidina - 4,6 - diilbis (eteno - 2,1-diil)) bis (2-metoxifenol). Estes derivados foram utilizados em um modelo de macr?fagos infectados, onde provaram ser t?xicos tanto para formas tripomastigotas quanto para formas amastigotas do parasito. Na investiga??o do prov?vel mecanimo de a??o desta classe de compostos, os parasitos tratados com curcumina foram submetidos ? microscopia eletr?nica, onde foram observadas altera??es ultraestruturais no parasito que sugerem como alvos a CYP51 e a tubulina. O ensaio de quantifica??o dos lip?dios n?o-saponific?veis da membrana celular de T. cruzi sugere que n?o houve inibi??o de CYP51, ao passo que a citometria de fluxo das culturas tratadas mostrou um perfil caracter?stico de subst?ncias que atuam sobre os microt?bulos das c?lulas, se ligando ? tubulina. Foi ent?o constru?da por modelagem molecular um modelo de tubulina de T. cruzi onde os curcuminoides naturais ativos foram ancorados, e as pontua??es do ancoramento foram coerentes com os valores de CI50 encontrados.
Databáze: OpenAIRE
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