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Tese de Doutorado
DOI
https://doi.org/10.11606/T.60.2019.tde-27052019-111743
Documento
Autor
Nome completo
Felipe Antunes Calil
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
Ribeirão Preto, 2019
Orientador
Banca examinadora
Nonato, Maria Cristina (Presidente)
Cardoso, André Gustavo Tempone
Cardoso, Carmen Lúcia
Guido, Rafael Victório Carvalho
Thiemann, Otavio Henrique
Trivella, Daniela Barretto Barbosa
Título em português
Reposicionamento de drogas antimaláricas no tratamento da esquistossomose baseado na inibição seletiva da enzima diidroorotato desidrogenase
Palavras-chave em português
Diidroorotato desidrogenase
Doenças tropicais negligenciadas
Esquistossomose
Malária
Reposicionamento de drogas
Resumo em português
Reposicionamento de fármacos, a aplicação de um tratamento existente a uma nova doença, promete um rápido impacto clínico a um custo menor do que o desenvolvimento de novos fármacos. Essa estratégia é de particular interesse para o desenvolvimento de novos fármacos para o tratamento de doenças negligenciadas, devido à escassez de investimento e ao elevado número de indivíduos afetados. A esquistossomose é uma doença crônica debilitante causada por trematódeos do gênero Schistosoma que afeta mais de 200 milhões de pessoas no mundo. Apesar de ser um grave problema de saúde, o único medicamento disponível, Praziquantel, está se tornando um grave problema devido à resistência parasitária. Neste contexto, este trabalho teve como objetivo avaliar compostos sintéticos que apresentam atividade antimalárica para potencial descoberta de novas drogas contra a esquistossomose. Os compostos foram selecionados com base em sua capacidade de inibir a enzima diidroorotato desidrogenase (DHODH). A enzima DHODH participa da síntese de novo dos nucleotídeos de pirimidina e é um alvo terapêutico validado para muitas doenças. Nossos estudos identificaram vários compostos como potentes inibidores da diidroorotato desidrogenase (SmDHODH) do S. mansoni. Um total de 34 compostos foram identificados como inibidores e estudos mecanísticos permitiram agrupá-los em três classes: inibidores competitivos, não competitivos e misto. Os estudos inibitórios, juntamente com ensaios de estabilidade térmica, sugerem que não apenas a distribuição química e estérica do sítio de ligação é importante, mas a dinâmica do domínio N-terminal desempenha um papel importante na interação do ligante. O índice de seletividade (SI) foi estimado pela avaliação dos melhores acertos contra a enzima homóloga humana (HsDHODH). Os resultados identificaram o composto 17 (2-hidroxi-3-isopentilnaftaleno-1,4-diona) como o melhor composto para a inibição seletiva de SmDHODH (IC50 = 23 ± 4 nM, SI 30,83). Estudos in vitro utilizando vermes adultos de S. mansoni foram usados para identificar o impacto de compostos selecionados na morfologia e atividade esquistossomicida. Os resultados mostram uma atividade potente contra os parasitas, especialmente para o composto atovaquona, um antimalárico. O Plasmodium falciparum DHODH (PfDHODH), um alvo validado contra a malária, também foi foco do presente trabalho. Desenvolvemos um pipeline para avaliar a potência, seletividade e mecanismo de inibição. Em nosso trabalho, diferentes classes de compostos foram testadas e os ligantes identificados tiveram seu mecanismo de inibição determinado. A cristalização de PfDHODH?loop (onde o loop flexível de Gly285 até Lys294 foi removido) foi alcançada com sucesso e fornecerá a base estrutural para entender a potência e seletividade de ligantes. Nossos resultados apoiam nossa proposta original de reaproveitar compostos e/ou seus análogos, originalmente desenvolvidos contra o PfDHODH, para buscar estratégias alternativas para o tratamento da esquistossomose.
Título em inglês
Repurposing of antimalarial drugs in the treatment of schistosomiasis based on the selective inhibition of the enzyme dihydroorotate dehydrogenase.
Palavras-chave em inglês
Dihydroorotate dehydrogenase
Drug repositioning
Malaria
Neglected tropical diseases
Schistosomiasis
Resumo em inglês
compounds which display antimalarial activity as potential leads for the discovery of new therapeutics for schistosomiasis. The compounds were selected based on their ability to inhibit the enzyme dihydroorotate dehydrogenase (DHODH). DHODH enzyme participates in the de novo synthesis of pyrimidine nucleotides and it is a validated therapeutic target for many diseases. Our studies identified several compounds as potent inhibitors of Schistosoma mansoni dihydroorotate dehydrogenase (SmDHODH). A total of 34 compounds were identified as inhibitors and mechanistic studies allowed us to sort them into three classes: competitive, non-competitive and mixed-type inhibitors. The inhibitory studies together with thermal stability assays suggest that not only chemical and steric distribution of the binding pocket is important but dynamics of the N-terminal helical domain plays an important role in ligand binding. The selectivity index (SI) was estimated by evaluating the best hits against the human homologue enzyme (HsDHODH). The results identified compound 17 (2-hydroxy-3-isopentylnaphthalene-1,4-dione) as the best compound for SmDHODH selective inhibition (IC50 = 23 ± 4 nM, SI 30.83). In vitro studies using adult S. mansoni worms were used to identify the impact of selected compounds on the morphology and schistosomicidal activity. Results show a potent activity against the parasites, especially for the compound atovaquone, an antimalarial drug. Plasmodium falciparum DHODH (PfDHODH), a validated target against malaria, was also focus of the present work. We developed a pipeline to evaluate potency, selectivity and mechanism of inhibition. In our work, different classes of compounds were assayed and identified ligands had their mechanism of inhibition determined. Crystallization of PfDHODH?loop (where the flexible loop from Gly285 to Lys294 was removed) was successfully achieved and will provide the structural basis to understand potency and selectivity of ligands. Our results support our original proposal of repurposing compounds and/or its analogues, originally developed against PfDHODH, to search for alternative strategies to treat schistosomiasis.
 
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Data de Liberação
2021-05-26
Data de Publicação
2019-11-18
 
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