Enzimas são responsáveis por regular grande parte dos processos biossintéticos de organismos vivos. Devido a isso, a identificação de compostos bioativos que atuam em enzimas é fundamental na área de química medicinal. As cisteíno proteases (CPs) apresentam diversas funções essenciais em organismos vivos; logo, membros desta classe de enzimas são considerados alvos promissores para intervenções terapêuticas. Cinco CPs que estão envolvidas em um grande número de doenças humanas foram estudadas neste trabalho, tais como as catepsinas L, S e K, alvos para o câncer e osteoporose, cruzaína e a cisteíno protease da classe B (LmCPB), alvos para doenças parasitárias como doença de Chagas e leishmanioses, respectivamente. Neste trabalho foi realizada a caracterização cinética de uma série de dipeptidil nitrilas que atuam como inibidores de CPs por meio de ligação covalente reversível. Modificações estruturais foram implementadas nas posições P1, P2, e P3 para avaliar a interação com os correspondentes subsítios S1, S2 e S3 das CPs. Através da análise de pares moleculares (MMP) e relação estrutura atividade (SAR), estimamos como o efeito de não aditividade para diferentes grupos nas posições P1 e P2 pode influenciar no modo geral de interação dos inibidores. Demonstramos que, apesar do grande conhecimento sobre o subsítio S2, os subsítios S1 e S3 também podem aumentar a afinidade e seletividade para as CPs desejadas. O desenovelamento térmico da cruzaína foi avaliado neste trabalho através da técnica de calorimetria diferencial de varredura (DSC), na qual um desenovelamento irreversível foi obtido. Juntamente, reportamos que alguns dos ligantes utilizados na análise foram capazes de estabilizar a estrutura da cruzaína em mais de 13 °C. Além disso, foi observada uma correlação linear entre a afinidade (pK_i) dos ligantes e os valores de ΔTm obtidos para a mesma série de inibidores.

Enzymes regulate almost every biosynthetic process of living organisms and the identification of bioactive compounds that act on enzymes is fundamental in the medicinal chemistry field. Cysteine proteases (CPs) have several essential functions in the organisms, and members of this enzyme class are considered to be potential targets for therapeutic intervention. Five CPs that are involved in a range of human diseases were studied in this work, such as cathepsin L, S and K, targets for cancer and osteoporosis, cruzain and class B cysteine protease(LmCPB), targets for parasitic diseases such as Chagas disease and leishmaniasis, respectively. Kinetic characterization for a series of dipeptidyl nitriles that acts as reversible covalent inhibitors of CPs was performed. Structural modifications at the P1, P2, and P3 positions were implemented to study the role of the corresponding A1, S2 and S3 subsites of the CPs. Through a matched molecular pair (MMP) structure-activity relationship (SAR) analysis, we estimated how the nonadditivity effect for different groups in P1 and P2 can influence the general mode of binding. We show that besides the well-known S2 pocket also S1 and S3 can enhance affinity and selectivity for the desired CPs. The thermal unfolding of cruzain was evaluated in this work through differential scanning calorimetry (DSC), in which the irreversibility of cruzain unfolding was determined. Herein, we report that some of the ligands were able to stabilize cruzain structure of more than 13 ºC. In addition, it was observed a linear correlation between the affinity of the ligands (pK_i) and the obtained ΔTm.