Identificação de novos potenciais inseticidas e antivirais utilizando ferramentas computacionais e banco de dados de produtos naturais

Autor: Rodrigues, Gabriela Cristina Soares
Přispěvatelé: Scotti, Marcus Tullius
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2021
Předmět:
Zdroj: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPB
Universidade Federal da Paraíba (UFPB)
instacron:UFPB
Popis: Secondary metabolites are an important source of compounds for pest management, providing an alternative to replace synthetic, persistent and toxic insecticides. Among the classes of natural products, the terpenes stand out, which cover a wide variety of substances of plant origin with ecological importance such as plant defensives and with biological activity against different insects. Terpenes have also been investigated as antiviral agents and with the emergence of the pandemic caused by Sars-Cov-2, several researchers focused their research on identifying potential compounds for the treatment of COVID-19. The application of computational approaches helps to understand the physicochemical properties of active principles, model and elucidate chemical phenomena and predict the toxicity and biological activity for different effects. Therefore, the objective of this work is to apply QSAR studies to find new structures from databases of natural products with potential insecticidal and antiviral activity with the aid of computational tools from Chemoinformatics. In chapter 2, the bioinsecticide potential of forty-two monoterpenes against Drosophila melanogaster and Reticulitermes chinensis Snyder was evaluated. QSAR modeling was performed for both organisms, while docking and molecular dynamics were used only for Drosophila melanogaster. The results suggest that pulegone, citronellal, carvacrol, linalyl acetate, neryl acetate, citronellil acetate and geranyl acetate may be considered some potential candidates for pesticides. In chapter 3, he sought to find natural products with insecticidal potential against Musca domestica and Mythimna separata. For this, predictive QSAR models were developed using MuDRA, PLS and RF approaches, homology models and virtual screening of 117 natural products. The results showed that Pimarane diterpenes, Abietan diterpenes, Dimeric diterpenes and Scopadulane diterpenes obtained from aerial parts of species of the genus Calceolaria (Calceolariaceae) can be considered as potential insecticides. In chapter 4, we performed computer-aided predictions for compounds with known insecticidal activity against Aphis gossypii and Drosophila melanogaster and the results revealed that the compounds bistenuifolin L and bistenuifolin K were potentially active against A. gossypii enzymes; and salvisplendin C and salvixalapadiene are potentially active against D. melanogaster. While in Chapter 5, we used computational methods to perform a virtual screening of candidate diterpenes with potential to act as CoV inhibitors. For this, a set of 1,955 diterpenes, derived from a subfamily Nepetoideae (Lamiaceae), were selected using the SistematX tool (https://sistematx.ufpb.br), which were used to make predictions. From the ChEMBL database, 3 sets of chemical structures were selected to build predictive models. The results showed that the consensus analysis approach, based on ligand and structure, was able to select 19 compounds as potential CoV inhibitors, including isotansinone IIA (01), tansinlactone (02), isocryptotansinone (03) and tanshinketolactone (04), which did not show toxicity within the evaluated parameters. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES Os metabólitos secundários consistem numa importante fonte de compostos para o manejo de pragas, fornecendo uma alternativa para substituir inseticidas sintéticos, persistentes e tóxicos. Dentre as classes de produtos naturais, destacam-se os terpenos, que abrangem uma grande variedade de substâncias de origem vegetal com importância ecológica como defensivos de plantas e com atividade biológica frente a diferentes insetos. Os terpenos também têm sido investigados como agentes antivirais e com o surgimento da pandemia causada pela Sars-Cov-2, diversos pesquisadores concentraram suas pesquisas em identificar compostos potenciais para o tratamento da COVID-19. A aplicação de abordagens computacionais contribui para auxiliar na compreensão das propriedades físico-químicas de princípios ativos, modelar e elucidar fenômenos químicos e predizer a toxicidade e atividade biológica para diferentes efeitos. Portanto, o objetivo do trabalho é aplicar estudos de QSAR para encontrar novas estruturas a partir de bancos de dados de produtos naturais com potencial atividade inseticida e antiviral com o auxílio de ferramentas computacionais da Quimioinformática. No capítulo 2, foi avaliado o potencial bioinseticida de quarenta e dois monoterpenos contra Drosophila melanogaster e Reticulitermes chinensis Snyder. A modelagem QSAR foi realizada para ambos os organismos, enquanto o docking e a dinâmica molecular foram usados apenas para Drosophila melanogaster. Os resultados sugerem que pulegone, citronelal, carvacrol, acetato de linalila, acetato de nerila, acetato de citronelila e acetato de geranila podem ser considerados alguns candidatos potenciais a pesticidas. No capítulo 3, buscou encontrar produtos naturais com potencial inseticida contra Musca domestica e Mythimna separata. Para isso, foram desenvolvidos modelos preditivos QSAR usando abordagens MuDRA, PLS e RF, modelos de homologia e triagem virtual de 117 produtos naturais. Os resultados mostraram que os diterpenos Pimarane, diterpenos Abietanos, Diterpenos diméricos e diterpenos Scopadulane obtidos de partes aéreas de espécies do gênero Calceolaria (Calceolariaceae) podem ser considerados como potenciais inseticidas. No capítulo 4, realizamos previsões assistidas por computador para compostos com atividade inseticida conhecida contra Aphis gossypii e Drosophila melanogaster e os resultados revelaram os compostos bistenuifolina L e bistenuifolina K, foram potencialmente ativos contra as enzimas de A. gossypii; e salvisplendina C e salvixalapadieno, são potencialmente ativos contra D. melanogaster. Enquanto que no capítulo 5, utilizamos métodos computacionais para realizar uma triagem virtual de diterpenos candidatos com potencial para atuar como inibidores de CoV. Para isso, um conjunto de 1.955 diterpenos, derivados de uma subfamília Nepetoideae (Lamiaceae), foram selecionados por meio da ferramenta SistematX (https://sistematx.ufpb.br), que foram usados para fazer previsões. A partir da base de dados ChEMBL, 3 conjuntos de estruturas químicas foram selecionados para a construção de modelos preditivos. Os resultados mostraram que a abordagem de análise de consenso, baseados em ligante e estrutura, foi capaz de selecionar 19 compostos como potenciais inibidores de CoV, incluindo a isotansinona IIA (01), tansinlactona (02), isocriptotansinona (03) e tanshinketolactona (04), that did not show toxicity within the evaluated in silico parameters.
Databáze: OpenAIRE
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