Estudos quimioinformáticos da família Asteraceae na busca de estruturas com potencial atividade contra doenças parasitárias negligenciadas

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2024
Autor(a) principal: Acevedo, Chonny Alexander Herrera
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Tese
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Federal da Paraíba
Brasil
Farmacologia
Programa de Pós-Graduação em Produtos Naturais e Sintéticos Bioativos
UFPB
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Link de acesso: https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/32413
Resumo: Leishmaniasis, classified as a Neglected Tropical Disease (NTD), poses a significant challenge to public health in the Americas. The cutaneous form (CL) of the disease has a considerable impact in South America, with Brazil, Colombia, and Peru among the nine countries reporting 85% of annual cases worldwide. Brazil also faces a significant burden of Visceral Leishmaniasis, the most lethal form of the disease. Despite control efforts in recent years, transmission persists in impoverished regions with poor hygiene conditions, facilitating contact with disease vectors. Current treatments, such as antimonial compounds, pentamidine isethionate, miltefosine, and liposomal amphotericin B, offer therapeutic options but fail to eradicate the infection and present various adverse events. In this context, there is a need to develop new chemotherapies against the different clinical forms of leishmaniasis. Considering the rich biodiversity of Colombia and Brazil, the search for secondary metabolites with leishmanicidal properties becomes relevant. The botanical family Asteraceae, with its abundance of species (over 32,000) and a wide range of secondary metabolites, including terpenoids and flavonoids, emerges as a promising source of bioactive molecules. Currently, the selection of molecules with potential biological activity is supported by computational tools, demonstrating substantial benefits in terms of cost and time compared to classical approaches like High-throughput Screening. This approach allows for a more efficient exploration of natural compounds for the development of new treatments against leishmaniasis. This doctoral work aimed to conduct chemoinformatics studies of the Asteraceae family to find new structures with therapeutic potential against the various clinical forms of leishmaniasis. The study begins with a chapter dedicated to the paradigms of drug discovery based on the structures of the therapeutic target. Next, in Chapter II, a review of various studies that used computational tools to examine compounds identified in the Asteraceae family in the search for potential drug candidates against Leishmania is conducted, highlighting the use of databases as a key tool in the search for potential leishmanicidal molecules. Subsequent chapters focus on computational studies, using different virtual screening approaches and various classes of secondary metabolites present in Asteraceae to select potential leishmanicidal compounds. Chapter III uses a library of sesquiterpene lactones from SistematX to select potential leishmanicidal compounds, employing a combined virtual screening approach based on ligand and receptor structure, identifying structures with inhibitory potential for multiple targets. Chapter IV, divided into two parts, evaluates the inhibition of Pteridine reductase 1 (PTR1) and dihydrofolate reductase-thymidylate synthase (DHFR-TS), two crucial enzymes for the metabolism of these trypanosomatid parasites. Two compounds with dual inhibitory activity for multiple Leishmania species were identified from a library of 360 diterpenoids. Finally, in Chapter V, hybrid C6C3 butyrolactone lignans were selected as inhibitors of LmDHFR-TS from a library of 314 cinnamic acid derivatives, validating the computational models through in vitro assays with the recombinant DHFR-TS enzyme.
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Despite control efforts in recent years, transmission persists in impoverished regions with poor hygiene conditions, facilitating contact with disease vectors. Current treatments, such as antimonial compounds, pentamidine isethionate, miltefosine, and liposomal amphotericin B, offer therapeutic options but fail to eradicate the infection and present various adverse events. In this context, there is a need to develop new chemotherapies against the different clinical forms of leishmaniasis. Considering the rich biodiversity of Colombia and Brazil, the search for secondary metabolites with leishmanicidal properties becomes relevant. The botanical family Asteraceae, with its abundance of species (over 32,000) and a wide range of secondary metabolites, including terpenoids and flavonoids, emerges as a promising source of bioactive molecules. Currently, the selection of molecules with potential biological activity is supported by computational tools, demonstrating substantial benefits in terms of cost and time compared to classical approaches like High-throughput Screening. This approach allows for a more efficient exploration of natural compounds for the development of new treatments against leishmaniasis. This doctoral work aimed to conduct chemoinformatics studies of the Asteraceae family to find new structures with therapeutic potential against the various clinical forms of leishmaniasis. The study begins with a chapter dedicated to the paradigms of drug discovery based on the structures of the therapeutic target. Next, in Chapter II, a review of various studies that used computational tools to examine compounds identified in the Asteraceae family in the search for potential drug candidates against Leishmania is conducted, highlighting the use of databases as a key tool in the search for potential leishmanicidal molecules. Subsequent chapters focus on computational studies, using different virtual screening approaches and various classes of secondary metabolites present in Asteraceae to select potential leishmanicidal compounds. Chapter III uses a library of sesquiterpene lactones from SistematX to select potential leishmanicidal compounds, employing a combined virtual screening approach based on ligand and receptor structure, identifying structures with inhibitory potential for multiple targets. Chapter IV, divided into two parts, evaluates the inhibition of Pteridine reductase 1 (PTR1) and dihydrofolate reductase-thymidylate synthase (DHFR-TS), two crucial enzymes for the metabolism of these trypanosomatid parasites. Two compounds with dual inhibitory activity for multiple Leishmania species were identified from a library of 360 diterpenoids. Finally, in Chapter V, hybrid C6C3 butyrolactone lignans were selected as inhibitors of LmDHFR-TS from a library of 314 cinnamic acid derivatives, validating the computational models through in vitro assays with the recombinant DHFR-TS enzyme.Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPqA leishmaniose, classificada como uma Doença Tropical Negligenciada (NTD), representa um desafio significativo para a saúde pública nas Américas. A forma clínica cutânea (CL) da doença tem um impacto considerável na América do Sul, com Brasil, Colômbia e Peru figurando entre os nove países que relatam 85% dos casos anuais em todo o mundo. O Brasil também enfrenta uma carga significativa de Leishmaniose Visceral (VL), a forma mais letal da doença. Apesar dos esforços de controle implementados nos últimos anos, a transmissão persiste em regiões pobres com condições precárias de higiene, facilitando o contato com os vetores da doença. Os tratamentos atuais, como compostos antimoniais, isetionato de pentamidina, miltefosina e anfotericina B liposomal, oferecem opções terapêuticas, mas não conseguem erradicar a infecção e apresentam diversos eventos adversos. Nesse contexto, surge a necessidade de desenvolver novas quimioterapias contra as diferentes formas clínicas da leishmaniose. Considerando a rica biodiversidade de Colômbia e Brasil, a busca por metabólitos secundários com propriedades leishmanicidas se torna relevante. A família botânica Asteraceae, com sua abundância de espécies (mais de 32.000) e uma ampla gama de metabólitos secundários, incluindo terpenoides e flavonoides, se apresenta como uma fonte promissória de moléculas bioativas. Atualmente, a seleção de moléculas com potencial atividade biológica é apoiada por ferramentas computacionais, demonstrando benefícios substanciais em termos de custo e tempo em comparação com abordagens clássicas, como a triagem em larga escala (High-throughput Screening). Esse enfoque permite uma exploração mais eficiente de compostos naturais para o desenvolvimento de novos tratamentos contra a leishmaniose. Assim, este trabalho buscou realizar estudos quimioinformáticos da família Asteraceae para encontrar novas estruturas com potencial terapêutico contra as diversas formas clínicas da leishmaniose. O estudo começa com um capítulo dedicado aos paradigmas da descoberta de medicamentos com base nas estruturas do alvo terapêutico. Em seguida, no capítulo II, é realizada uma revisão de vários estudos que utilizaram ferramentas computacionais para examinar diversos compostos identificados na família Asteraceae na busca por possíveis candidatos a medicamentos contra Leishmania, destacando o uso de bancos de dados como uma ferramenta-chave na busca por potenciais moléculas leishmanicidas. Os capítulos subsequentes focam em estudos computacionais, utilizando diferentes abordagens de triagem virtual, utilizando diversas classes de metabólitos secundários presentes na Asteraceae para selecionar potenciais leishmanicidas. O capítulo III utiliza um banco de sesquiterpenlactonas presentes no SistematX para a seleção de potenciais leishmanicidas, empregando uma abordagem combinada de triagem virtual baseada na estrutura do ligante assim como do receptor, identificando estruturas com potencial inibitório para múltiplos alvos. O capítulo IV, dividido em duas partes, avalia a inibição da Pteridina redutase 1 (PTR1) e diidrofolato redutase – timidilato sintase (DHFR-TS), duas enzimas cruciais para o metabolismo desses parasitas tripanosomatídeos. Dois compostos com atividade inibidora dual para múltiplas espécies de Leishmania foram identificados partindo de um banco composto por 360 diterpenoides. Finalmente, no capítulo V, foram selecionadas lignanas do tipo butirolactona híbrida C6C3 como inibidores da LmDHFR-TS entre um banco de 314 derivados de ácido cinâmico, validando os modelos computacionais construídos mediante ensaios in-vitro com a enzima recombinante de DHFR-TS.Universidade Federal da ParaíbaBrasilFarmacologiaPrograma de Pós-Graduação em Produtos Naturais e Sintéticos BioativosUFPBScotti, Marcus Tulliushttp://lattes.cnpq.br/9312500923026323Coy-Barrera, Ericsson DavidLattes não encontrado em 12/11/2024Acevedo, Chonny Alexander Herrera2024-11-12T14:20:44Z2024-03-082024-11-12T14:20:44Z2024-02-29info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesishttps://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/32413porAttribution-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFPBinstname:Universidade Federal da Paraíba (UFPB)instacron:UFPB2024-11-13T06:06:35Zoai:repositorio.ufpb.br:123456789/32413Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufpb.br/oai/requestdiretoria@ufpb.br||bdtd@biblioteca.ufpb.bropendoar:25462024-11-13T06:06:35Repositório Institucional da UFPB - Universidade Federal da Paraíba (UFPB)false
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