00 CAMPUS ARISTÓTELES CALAZANS SIMÕES (CAMPUS A. C. SIMÕES) IQB - Instituto de Química e Biotecnologia Dissertações e Teses defendidas na UFAL - IQB
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Tipo: Tese
Título: Estudo bioeletroquímico de compostos eletrobioativos - relação estrutura-eletroatividade e utilização de biossensor de DNA no estudo de agentes intercalantes e alquilantes de DNA
Título(s) alternativo(s): Bioelectrochemical study of electro-bioactive compounds - structure-electroactivity relation and use of DNA biosensor in the study of intercalating agents and DNA alkylating agents
Autor(es): Paula, Francine Santos de
Primeiro Orientador: Goulart, Marília Oliveira Fonseca
metadata.dc.contributor.advisor-co1: Galdino , Fabiane Caxico de Abreu
metadata.dc.contributor.referee1: Kubota, Lauro Tatsuo
metadata.dc.contributor.referee2: Ribeiro, Adriana Santos
metadata.dc.contributor.referee3: Meneghetti, Mario Roberto
metadata.dc.contributor.referee4: Simone, Carlos Alberto de
metadata.dc.contributor.referee5: Araújo Júnior, João Xavier de
Resumo: Métodos eletroquímicos são úteis em Química Medicinal e auxiliam no esclarecimento de mecanismos de ação biológica e desempenham importante papel no estudo das relações estrutura-atividade, uma vez que os efeitos dos substituintes podem ser diretamente relacionados aos parâmetros eletroquímicos. No presente trabalho, estudos de correlação estrutura-potencial redox foram realizados, com aplicação de biossensor de DNA na investigação de interação de substâncias de diferentes classes estruturais em relação ao DNA. Compostos arilazoxilados foram estudados por voltametria cíclica, em meio prótico (aquoso/etanólico, tampão fosfato, pH 6,9) e aprótico (DMF + TBAP 0,1 mol L-1). Em ambos os meios, relações lineares entre EpIc (potencial da primeira onda catódica) e as constantes de substituinte σp(σ -) foram observadas. Os potenciais de redução correlacionam muito melhor com as constantes de substituinte σp(σ -), mostrando a forte influência dos fatores de ressonância no mecanismo de redução. O estudo eletroquímico da redução do ácido calvático e análogo não substituído, em meio aquoso-etanólico (20% v/v), utilizando voltametria de pulso diferencial, permitiu a obtenção de gráficos de Ep vs. pH e Ip vs. pH, com estabelecimento de valores de pKa aparente para o ácido calvático (pKa1 = 3,3 e pKa2 = 7,9) e seu análogo (pKa = 6,21). O estudo eletroquímico do ácido calvático, do berenil e da mecloretamina, em biossensor de dsDNA-CV, tanto em solução como incorporado na matriz do dsDNA, foi realizado. O ácido calvático não causa dano à molécula de DNA, pois não apareceram os picos diagnósticos de oxidação das respectivas bases, o que sugere que sua ação biológica não deve envolver o DNA como alvo. Foi possível observar o dano causado pelo berenil incorporado no gel de dsDNA, devido ao aparecimento de picos diagnósticos da oxidação da guanina, o que indica interação e dano à molécula de DNA, a partir de concentrações da ordem de 10-5 mol L-1. Com o berenil em solução, o método se mostrou menos sensível. O dano causado pelo berenil ao DNA foi também dependente do tempo de exposição e um tempo mínimo de contato de 05 horas foi necessário. Estudos em presença de ssDNA, em carbono vítreo, permitiram evidenciar interação efetiva com a adenina, no caso do berenil. No caso da mecloretamina, foi possível detectar a interação desse agente alquilante com DNA através da observação de picos diagnósticos relacionados à oxidação das nucleobases. Os resultados permitiram definir as melhores condições experimentais, as quais são: a adição do analito diretamente no gel de dsDNA, em concentração c > 10-5 mol L-1 e deixado para secar por 24 horas. Como o biossensor de dsDNA é facilmente preparado e fornece informações de dano ao dsDNA, em tempo razoável, ele pode ser usado como um dispositivo útil na análise de fármacos ou protótipos cujo alvo seja a molécula de DNA.
Abstract: Electrochemical methods are very useful in Medicinal Chemistry and play important roles in the elucidation of the mechanism of biological action and also on the establishment of structure-electrochemical activity relationship. In the present work, we performed studies in the correlation of structure-redox potential and applied DNA biosensor in the investigation of the interaction of different substances towards DNA. Arylazoxy compounds were studied by cyclic voltammetry, in protic (aqueous / ethanolic phosphate buffer, pH 6.9) and aprotic (DMF + TBAP 0.1 mol L-1) media. In both media, linear relationships between EpIc (potential of first cathodic wave), Eredox (for aprotic) and Hammett substituent constants (σp, σ -) were observed. The reduction potentials correlate considerably better with (σp, σ -), showing the strong influence of resonance factors in the mechanism of reduction. The effect of pH on the reduction of calvatic acid and similar 2, a nonsubstituted compound, in aqueous ethanolic solution (20% v:v), was studied through differential pulse voltammetry. The Ep and Ip vs. pH plots showed distinct regions. The apparent pKa values of 3.3 and 7.9 for calvatic acid and 6.21 for the unsubstituted one were obtained and were similar to the reported ones. A double-stranded calf thymus DNA-Glassy Carbon (dsDNA-GC) biosensor was used as a model to study the possible DNA-damaging abilities of calvatic acid, berenil and mechlorethamine towards dsDNA, in situ at a charged interface. Concerning this dsDNA-GC biosensor, two ways were used for performing the experiments – one with the analytes in solution and the other with them incubated into the dsDNA gel, immobilized directly on the electrode. Calvatic acid does not damage dsDNA. Any diagnostic peak related to the oxidation of bases was observed. It concentrates in the dsDNA matrix. The DNA damaging abilities of berenil were shown. DPV-detectable DNA damage, with berenil incubated into the dsDNA gel, could be observed at concentrations of 1 as low as 1 x 10-5 mol dm-3. When berenil was applied to the dsDNA-GC biosensor in buffer solution, the method was much less sensitive and DPV-detectable DNA damage could be detected only at concentrations of 1 of 1 x 10-3 mol dm-3. This interaction was shown to be time dependent and the process was slow. ssDNA in solution, on a glassy carbon electrode was used for the analysis of the interaction of berenil, with evidence of selective interaction with adenine. Electrochemical voltammetric in situ sensing of dsDNA damage caused by mechlorethamine, incubated into the dsDNA gel, after 24 hours contact, was possible by the appearance, in the differential pulse voltammograms, of the diagnostic peaks of the nucleobases guanine and adenine oxidation that indicate interaction and damage to DNA. The effect of concentration of mechlorethamine and its time of exposition in solution, in the presence of dsDNA-GC are also reported. With three hours of exposition, the guanine oxidation peak is already visible and concentration of mechlorethamine in the order of 10-5 mol L-1 leads to clearly discernible diagnostic signals. From a qualitative viewpoint, preparation of the biosensor and incorporation of dsDNA gel and substrate with a contact time of 24 h would be the method of choice for the observation of interactions between berenil and DNA, and detection of consequential oxidative damage. As the dsDNA biosensor is easily prepared and gives results for DNA damage in a reasonable time, they could be used as an analytical device to investigate potential new drugs targeting DNA.
Palavras-chave: Métodos eletroquímicos
Química medicinal
Eletroquímica
Biossensor de DNA
Electrochemical methods
Medical chemistry
Electrochemistry
DNA biosensors
CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::FISICO-QUIMICA::ELETROQUIMICA
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal de Alagoas
Sigla da Instituição: UFAL
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Química e Biotecnologia
Citação: PAULA, Francine Santos de. Estudo bioeletroquímico de compostos eletrobioativos - relação estrutura-eletroatividade e utilização de biossensor de DNA no estudo de agentes intercalantes e alquilantes de DNA. 2006. 132 f. Tese (Doutorado em Química e Biotecnologia) - Instituto de Química e Biotecnologia, Programa de Pós-Graduação em Química e Biotecnologia, Universidade Federal de Alagoas, Maceió, 2006.
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: http://www.repositorio.ufal.br/handle/riufal/2555
Data do documento: 25-ago-2006
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