Alcaloides indólicos de Tabernaemontana catharinensis: fracionamento, isolamento, síntese e estudos de atividade in vitro e in silico - Rosales, Pauline Fagundes (My University, 2020)
The molecular diversity provided by plants has been used successfully in the field of medicinal chemistry, especially in obtaining substances, since the plant’s secondary metabolites, in many cases, are active in biological systems. As a result, there is a source of new substances as prototypes in the search for new drugs. Alkaloids are the class with the greatest structural diversity in nature. Focusing on biological activity, in vitro and in vivo, these compounds have been applied, mainly, as mitotic inhibitors, as well as the disassembly of microtubules and topoisomerase I inhibitors. Therefore, this work aimed to conduct a bio-guided study of the antitumor activity of the indole alkaloids from the plant Tabernaemontana catharinensis. For this, fractions were obtained and evaluated for cytotoxicity in vitro against two tumor lines A375 (melanoma) and A549 (lung). In addition, the indole alkaloids identified in these fractions were evaluated for their in silico toxicity and binding affinities with the topoisomerase I enzyme. In the preliminary result, it was noticed that the most active fraction was contained the indole alkaloid affinisine. Thus, this substance was carried-out, as well chemically characterized by NMR and HRMS. Subsequently, this compound was tested in vitro with different strains of melanoma (A375, WM1366 and SK-MEL-28), in addition to evaluating the induction of apoptosis and the arrest of the cell cycle to identify the mechanism of action. The result of this second step showed that the affinisine was more active compared to the lines WM1366 and A375, with IC50 varying between 32.86 and 57.62 μg/mL. Furthermore, the induction of apoptosis and the arrest of cells in the G0/G1 phase indicated that the compound might be a potential prototype for the development of new antineoplastic agents. In this context, the last step of this study was the proposal of nine compounds with a structure similar to affinisine and molecular simplification, for in silico evaluation regarding the activity, toxicity and binding affinities with topoisomerase I. Based on the results obtained, the synthesis of a compound and evaluation of cytotoxicity against melanoma cells (WM1366 and A375) were performed. However, the substance showed no activity against these cell lines. In summary, this work indicated that affinisine is the best prototype and can be used in new antitumor studies, as a basic structure model for the search for other active compounds.
A diversidade molecular proveniente de plantas tem sido empregada com êxito na área de química medicinal, em especial na obtenção de substância, pois os metabólitos secundários das plantas, em muitos casos, são ativos em sistemas biológicos. Em consequência, temos uma fonte de novas substâncias como protótipos na pesquisa de novos fármacos. Os alcaloides constituem a classe com maior diversidade estrutural na natureza. Com foco em atividade biológica, in vitro e in vivo, estes compostos têm sido aplicados, principalmente, como inibidores mitóticos, bem como na desmontagem de microtúbulos e inibidores da topoisomerase I. Sendo assim, esse trabalho teve como objetivo realizar um estudo bio-guiado da atividade antitumoral dos alcaloides indólicos provenientes da planta Tabernaemontana catharinensis. Para isto, frações foram obtidas e avaliadas quanto à citotoxicidade in vitro contra duas linhagens tumorais A375 (melanoma) e A549 (pulmão). Além disso, os alcaloides indólicos identificados nessas frações foram avaliados quanto a sua toxicidade in silico e afinidades de ligação com a enzima topoisomerase I. No resultado preliminar, foi percebido que a fração mais ativa continha o alcaloide afinisina. Posto isto, a substância foi isolada e caracterizada quimicamente por RMN e EMAR. Posteriormente, este composto foi testado in vitro com diferentes linhagens de melanoma (A375, WM1366 e SK-MEL-28), além de avaliar a indução de apoptose e a parada do ciclo celular para identificação do mecanismo de ação. O resultado dessa segunda etapa mostrou que a afinisina foi mais ativa frente às linhagens WM1366 e A375, com CI50 variando entre 32,86 e 57,62 μg/mL. Ademais, a indução de apoptose e a parada das células na fase G0/G1 indicaram que o composto pode ser uma potencial protótipo para o desenvolvimento de novos agentes antineoplásicos. Nesse contexto, a última etapa deste estudo foi a proposta de nove compostos com estrutura semelhante à afinisina e simplificação molecular, para avaliação in silico quanto a atividade, toxicidade e afinidades de ligação com a topoisomerase I. Baseando-se nos resultados obtidos, foi realizado a síntese de um dos compostos e avaliação da citotoxicidade contra células de melanoma (WM1366 e A375). Porém a substância não apresentou atividade frente à essas linhagens celulares. Foi concluído a partir desses estudos que a afinisina é o melhor protótipo e pode ser usada em novos estudos antitumorais, como modelo de estrutura básica para busca de outros compostos ativos.
Keywords: Química farmacêutica; Química vegetal; Plantas medicinais; Agentes antineoplásicos; Alcalóides indólicos; Pharmaceutical chemistry; Plant chemistry; Medicinal plants; Antineoplastic agents; Indolic alkaloids