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http://www.repositorio.ufal.br/jspui/handle/123456789/11836
Tipo: | Tese |
Título: | Mapeamento de interações entre compostos biologicamente ativos com urease: desenvolvimento de inibidores de urease com potencial aplicação clínica e agrícola |
Título(s) alternativo(s): | Mapping interactions between biologically active compounds with urease: evaluation of urease inhibitors with potential clinical and agricultural application |
Autor(es): | Maciel, Thamilla Maria Silva |
Primeiro Orientador: | Santos, Josué Carinhanha Caldas |
metadata.dc.contributor.referee1: | Cunha, Francisco Antônio da Silva |
metadata.dc.contributor.referee2: | Santos, Jadriane de Almeida Xavier dos |
metadata.dc.contributor.referee3: | Pereira, Hugo Juarez Vieira |
metadata.dc.contributor.referee4: | Silva, Cleiton Moreira da |
Resumo: | A inibição da atividade da urease pode ser explorada em diversas áreas, e principalmente no contexto clínico e agrícola. Assim, tem-se buscado desenvolver inibidores eficazes para este fim. Dessa forma, esse trabalho propõe avaliar a atividade dos derivados de julolidinas e de aminoácidos (com núcleo da tioureia), como inibidores da urease in vitro. Estudos cinéticosindicaram que o derivado RS12-J2 da classe das julolidinas atuou como inibidor competitivo, enquanto os outros derivados como inibidores mistos. Por fluorescência molecular foi verificado que os derivados de RS12 apresentaram maiores valores de Kb (0,10 - 7,33×106 M-1 ), com a ocorrência de quenching estático, e transferência de energia não-radiativa no processo de interação. As interações hidrofóbicas foram as forças predominantes na estabilização do complexo para os derivados de RS11 (ΔH > 0 e ΔS > 0), e forças de van der Waals e ligações de hidrogênio (ΔH < 0 e ΔS < 0) para os derivados de RS12. Empregando o derivado RS12-J2 como modelo verificou-se nos estudos de fluorescência 3D, UV-vis e fluorescência sincronizada que o processo de interação levou a alteração na estrutura da enzima e a microrregião próxima ao resíduo de Tir (sítio ativo) foi mais afetada, corroborando o estudo de interação com cátions de Ni(II) por espectroscopia de absorção molecular. Por estudos de competição comprovou-se que o derivado RS12-J2 atua no sítio ativo da enzima. A avaliação do potencial inibitório dos compostos RS12-J1 e RS12-J2 nas ureases do solo demonstrou que o derivado RS12-J2 apresentou eficiência equiparada ao NBPT (inibidor comercial) para os solos S1 e S4, os quais apresentam elevado teor de matéria orgânica. Por fim, nos estudos empregando docking molecular observou-se que a orientação do anel diidrofurano desempenha um papel essencial na coordenação envolvendo o par de elétrons livres do átomo de oxigênio do anel de diidrofurano e os íons Ni(II). Para os derivados de aminoácidos inicialmente foram determinados os valores da concentração inibitória (IC50) para avaliar o potencial destes compostos em inibir a atividade da urease de Jack bean (modelo), sendo obtidos valores entre 0,37 - 0,74 µM, contudo, não foi verificada influência da enantiosseletividade, uma vez que os valores não diferiram estatisticamente a um nível de confiança de 95%, esta tendência também foi obtida nos estudos de interação para os valores de Kb. As possíveis interações intermoleculares envolvidas no processo de interação para os derivados 110-L, 110-D, 110 ac-L, 110 ac-D e 116 foram as forças de van der Waals e ligações de hidrogênio e parara os derivados 106 ac-L e 106 ac-D foram as interações hidrofóbicas. Ademais, observou-se a ocorrência de quenching estático, e que não houve influência da força iônica no processo de interação a um nível de confiança de 95%, com exceção do composto 110-L. Os estudos por fluorescência 3D e UV-vis indicaram mudanças na estrutura secundária da após o processo de interação, no qual houve transferência de energia não-radiativa. O estudo por fluorescência sincronizada indicou que os derivados 110 ac-L, 110 ac-D e 116 ligam-se à microrregião próxima ao resíduo de Tir. Já os derivados 110-L e 110-D interagem próximo aos resíduos de Trp. O estudo de competição indicou que os derivados de aminoácidos competiram pelo sítio ativo, na presença dos inibidores clássicos, corroborando o estudo de interação com cátions de Ni(II) por espectroscopia de absorção molecular. Nos ensaios empregando amostras de solo, foi observado que para todos os solos, os derivados foram mais potentes quando comparado ao NBPT. Dessa forma, os derivados de julolidinas e os derivados de aminoácidos apresentaram inibição da atividade da urease in vitro, e em amostras de solo, sendo possíveis inibidores potentes de urease. |
Abstract: | The inhibition of urease activity can be explored in several areas, and mainly in the clinical and agricultural context. Thus, efforts have been made to develop effective inhibitors for this purpose. Thus, this work proposes to evaluate the activity of julolidine and amino acid derivatives (with thiourea nucleus) as in vitro urease inhibitors. Kinetic studies indicated that the RS12-J2 derivative of the julolidine class acted as a competitive inhibitor, while the other derivatives as mixed inhibitors. By molecular fluorescence it was verified that the RS12 derivatives presented higher Kb values (0.10 - 7.33×106 M-1 ), with the occurrence of static quenching and non-radiative energy transfer in the interaction process. Hydrophobic interactions were the predominant forces in complex stabilization for RS11 derivatives (ΔH > 0 and ΔS > 0), and van der Waals forces and hydrogen bonds (ΔH < 0 and ΔS < 0) for RS12 derivatives. Using the RS12-J2 derivative as a model, it was verified in the 3D fluorescence, UV-vis and synchronized fluorescence studies that the interaction process led to alteration in the enzyme structure and the microregion close to the Tyr residue (active site) was more affected, corroborating the study of interaction with Ni(II) cations by molecular absorption spectroscopy. Through competition studies, it was proved that the RS12-J2 derivative acts in the active site of the enzyme. The evaluation of the inhibitory potential of the RS12-J1 and RS12-J2 compounds on soil ureases showed that the RS12-J2 derivative showed equivalent efficiency to the NBPT (commercial inhibitor) for soils S1 and S4, which have a high content of organic matter. Finally, in studies using molecular docking, it was observed that the orientation of the dihydrofuran ring plays an essential role in the coordination involving the free electron pair of the oxygen atom of the dihydrofuran ring and the Ni(II) ions. For the amino acid derivatives, the values of the inhibitory concentration (IC50) were initially determined to evaluate the potential of these compounds to inhibit the activity of Jack bean urease (model), obtaining values between 0.37 - 0.74 µM, however, no influence of enantioselectivity was verified, since the values did not differ statistically at a confidence level of 95%, this tendency was also obtained in the interaction studies for Kb values. The possible intermolecular interactions involved in the interaction process for derivatives 110-L, 110-D, 110 ac-L, 110 ac-D and 116 were van der Waals forces and hydrogen bonds and for derivatives 106 ac-L and 106 ac-D were the hydrophobic interactions. Furthermore, the occurrence of static quenching was observed, and that there was no influence of ionic strength on the interaction process at a confidence level of 95%, with the exception of compound 110-L. The 3D fluorescence and UV-vis studies indicated changes in the secondary structure after the interaction process, in which there was non-radiative energy transfer. The study by synchronized fluorescence indicated that derivatives 110 ac-L, 110 ac-D and 116 bind to the microregion close to the Tyr residue. Derivatives 110-L and 110-D interact close to Trp residues. The competition study indicated that amino acid derivatives competed for the active site, in the presence of classical inhibitors, corroborating the study of interaction with Ni(II) cations by molecular absorption spectroscopy. In tests using soil samples, it was observed that for all soils, derivatives were more potent when compared to NBPT. Thus, the derivatives of julolidines and the derivatives of amino acids showed inhibition of urease activity in vitro, and in soil samples, being possible potent urease inhibitors. |
Palavras-chave: | Atividade inibitória da urease Julodinas – Derivados Aminoácidos – Derivados Ureolytic activity Julolidine derivatives Amino acid derivatives Inhibitory activity Biophysical studies Spectroscopic techniques |
CNPq: | CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA |
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: | MACIEL, Thamilla Maria Silva. Mapeamento de interações entre compostos biologicamente ativos com urease: desenvolvimento de inibidores de urease com potencial aplicação clínica e agrícola. 2023. 172 f. Tese (Doutorado em Química e Biotecnologia) – Programa de Pós-Graduação em Química e Biotecnologia, Instituto de Química e Biotecnologia, Universidade Federal de Alagoas, Maceió, 2023. |
Tipo de Acesso: | Acesso Aberto |
URI: | http://www.repositorio.ufal.br/jspui/handle/123456789/11836 |
Data do documento: | 27-fev-2023 |
Aparece nas coleções: | Dissertações e Teses defendidas na UFAL - IQB |
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