00 CAMPUS ARISTÓTELES CALAZANS SIMÕES (CAMPUS A. C. SIMÕES) IQB - Instituto de Química e Biotecnologia Dissertações e Teses defendidas na UFAL - IQB
Use este identificador para citar ou linkar para este item: http://www.repositorio.ufal.br/jspui/handle/riufal/4906
Tipo: Dissertação
Título: Biofísica da interação entre urease com metabólitos secundários de líquens e da albumina do soro humano com cocaína e cocaetileno
Título(s) alternativo(s): Biophysics of the interaction between uréase and secondary lichen metabolites and human serum albumin whit cocaine and cocaethylene
Autor(es): Maciel, Thamilla Maria Silva
Primeiro Orientador: Santos, Josué Carinhanha Caldas
metadata.dc.contributor.referee1: Figueiredo, Isis Martins
metadata.dc.contributor.referee2: Duzzione, Marcelo
Resumo: A natureza e a dinâmica da ligação entre pequenas moléculas e proteínas estão relacionadas à disponibilidade e transporte desses compostos. Inicialmente avaliou-se a interação entre metabólitos secundários de líquen, como os isômeros do ácido úsnico, neste caso o (+)-USN e (-)-USN), e o ácido fumarprotocetrárico (FUM) como inibidores de urease simulando condições fisiológicas, assim como, a interação da cocaína (COC) e do cocaetileno (CE) com albumina do soro humano (HSA). Nos estudos de interação entre metabólitos secundários de líquen e urease os valores de Kb (constante interação) obtidos indicam força de ligação de intermediária a forte entre a enzima e os inibidores, variando de 0,25 a 35,5×105 M-1 a 30ºC, sendo (+)-USN o composto com maior interação e FUM o de menor. O mecanismo de quenching deste processo é preferencialmente estático e as forças predominantes de interação eletrostáticas (ΔH < 0 e ΔS > 0). Por meio de fluorescência sincronizada e 3D foi possível inferir que houve mudanças na estrutura secundária da urease nativa. A avaliação da influência do substrato e de alguns inibidores clássicos (tioureia, hidroxiureia e omeprazol) na interação entre a urease e os compostos líquens, indicou que os mesmos interagem no sítio ativo da enzima. Por fim, foi observada relação inversa entre os valores de Kb e a concentração inibitória mínima (MIC) para cepas resistentes de H. pylori em ensaios in vitro, o que credencia os compostos avaliados a possíveis candidatos para o tratamento desta bactéria. Nos estudos de interação entre os alcaloides COC e CE com HSA, os valores da constante de ligação obtidos para o CE variaram de 2,92 a 8,33×104 M-1, sendo maiores quando comparados a COC (1,15 a 3,77×104 M-1) em diferentes temperaturas. O estudo de transferência de energia ressonante (FRET), indicou que houve transferência de energia não-radioativa. Os parâmetros termodinâmicos indicaram que a COC apresentou interações preferenciais (não exclusivas) por forças de van der Waals e ligações de hidrogênio, enquanto que o CE tem maior preferência por interações hidrofóbicas. A utilização da sonda ANS, que se liga a regiões hidrofóbicas da HSA, confirmou as características mais hidrofóbicas da CE. Contudo, o valor de Kb, para ambos os compostos reduziu com aumento da força iônica (NaCl de 25 a 200 mM), indicando componente eletrostático nas forças de interação com a proteína, devido a protonação do nitrogênio (pKa = 8,6). O estudo por fluorescência sincronizada indicou que ambos compostos interagem preferencialmente na microrregião próximo ao resíduo de Trp214. O estudo por fluorescência 3D, UV-vis e dicroísmo circular indicaram mudanças na estrutura secundária em relação à proteína nativa. Além disso, foram realizados estudos para avaliação do sítio de ligação utilizado como marcadores a varfarina (sítio I), diazepam (sítio II) e digitoxina (subdomínio IIIB), sendo que ambos os compostos interagem preferencialmente no sítio I. A avaliação da influência de competidores indicou que apenas na presença do íons Ca(II) houve um aumento na constante de interação de forma mais significativa, sendo mais acentuado para o CE. Por fim, com base nos estudos por Ressonância Magnética Nuclear 1H foi possível propor o epítopo das moléculas. Assim, pôde-se concluir que o CE apresentou a maior afinidade pela HSA, justificando o seu maior tempo de vida no plasma quando comprado a COC, e desta forma, o aumento dos efeitos da droga no organismo.
Abstract: The nature and dynamics of the binding between small molecules and proteins represent an area of intense study, due to the interaction processes are related to the availability and the transport of these compounds. The interaction between secondary lichen metabolites, as the usnic acid isomers, (+)-USN and (-)-USN) and fumarprotocetraric acid (FUM) as urease inhibitors as well as cocaine (COC) and cocaethylene metabolite (CE) interacting with human serum albumin (HSA) were evaluated simulating physiological conditions. In the interaction studies between secondary metabolites of lichen and urease, the Kb (binding constant) values obtained indicated intermediate to strong binding strength between the enzyme and inhibitors, varying from 0.25 to 35.5 105 M-1 at 30ºC. The (+)-USN was the compound with higher interaction, while the FUM presented lower affinity. The quenching mechanism of the process is preferably static and the electrostatic forces (ΔH < 0 and ΔS > 0) shown the main contribution. Through synchronous fluorescence and 3D it was possible to infer that there were changes in the secondary structure of the native urease. Finally, the influence of the substrate and some classical inhibitors (thiourea, hydroxyurea and omeprazole) on the interaction between urease and lichen compounds, which interact in the active site of the enzyme, was evaluated. Finally, an inverse relationship was observed regarding Kb values and minimum inhibitory concentration (MIC) for resistant strains of H. pyroli in in vitro assays, which credential the compounds evaluated to possible candidates for the treatment of this bacteria. In the interaction studies between the alkaloids COC and CE with HSA, the binding constants obtained for the CE varied from 2.92 to 8.33×104 M-1, being greater than COC (1.15 to 3.77×104 M-1) at different temperatures. These results agreement with the resonant energy transference (FRET) study, since the distance between donor (HSA) and receptors (ligands) for CE (1.76 nm) was lower than for COC (2.25 nm). Considering the thermodynamic parameters, the COC presented preferential interactions by van der Waals forces and hydrogen bonds, whereas the CE were hydrophobic interactions. The employ of the ANS probe, which binds to hydrophobic sites of the HSA, confirmed the hydrophobic characteristics of the CE. However, the Kb value for both compounds decreased with increasing ionic strength (NaCl 25-200 mM), indicating electrostatic component in the interaction with the protein, probably due to nitrogen protonation (pKa = 8.6). Synchronized fluorescence shown that both compounds interact preferentially in the microenvironment near the Trp214 residue. The 3D fluorescence, UV-vis and circular dichroism studies indicated that there were changes in the secondary structure relative to the native protein. Besides, the HSA binding sites were evaluated using warfarin (site I), diazepam (site II) and digitoxin (subdomain IIIB) as markers, COC and CE preferentially interact at site I of protein. The evaluation of the competitors influence indicated that only Ca(II) ions there was an increase in the interaction constant, being more accentuated for the CE. Finally, based on 1H Nuclear Magnetic Resonance studies was possible to propose the epitope of the molecules. Therefore, based on results was concluded that EC has the highest affinity for HSA, justifying its longer plasma life when compared with COC, and thus prolongs the effects.
Palavras-chave: Urease
Albumina do soro humano
Compostos bioativos
Estudos biofísicos
Técnicas espectroscópicas
human serum albumin
bioactive compounds
biophysical studies
spectroscopic techniques
CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::QUIMICA ANALITICA
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. Biofísica da interação entre urease com metabólitos secundários de líquens e da albumina do soro humano com cocaína e cocaetileno. 2019. 135 f. Dissertação (Mestrado em Química e Biotecnologia) – Instituto de Química e Biotecnologia, Programa de Pós-Graduação em Química e Biotecnologia, Universidade Federal de Alagoas. Maceió, 2019.
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: http://www.repositorio.ufal.br/handle/riufal/4906
Data do documento: 21-fev-2019
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