Síntese, diversidade estrutural e atividade antitumoral de compostos híbridos uracil-cumarinas - Moraes, Maiara Correa de (My University, 2021)
The development of new drugs is a long, arduous, and continuum process, which involves a multidisciplinary action and high investments. The discovery of new diseases, tolerance, and resistance acquired by pathogens or tumor cells, as well as the need to minimize the side effects, are some of the reasons for this demand. Organic synthesis plays an essential role in the initial process of developing new bioactive compounds, not only in the design of new structures but also in the modification of existing structures in order to adapt it to the needs of a pharmaceutical compound. In order to optimize the process of obtaining new bioactive molecules, we employed the strategy of molecular hybridization, which consists of the union of two or more pharmacophores in a single molecular skeleton. Thus, we sought to integrate the pharmacological proprieties of two natural molecules, the uracil, and the coumarin, as well as their derivatives, with known biological activities, having the 1,2,3-triazole nucleus as the binding unit. A series of 12 hybrid molecules were synthesized, comprising one unit of uracil, thymine, thiouracil, or theobromine, linked to a variety of coumarin nucleus by triazolic nucleus. The hybrids bis (coumaronyl triazolyl)uracil 7a - b, (coumaronyl-triazolyl)uracil, thymine, thiouracil 8a ? f (coumaronyl triazolyl)theobromine 9a ? d were obtained from a copper-(I)-catalyzed cycloaddition reaction between 4-(azidomethyl)coumarin (4b?d) e 1 propargyluracil 6a, 1-propargylthymine 6b, 2-propargylmercaptouracil 6c, 1,3 dipropargyluracil 6d and 1-propargyltheobromine 6e, with yields of 70 to 92%. The hybrids compounds synthesized were evaluated by their antiproliferative and antitumoral activities against the tumor cell lines (HCT116 - colorectal cancer, A549-lung, and Hep-2 - larynx) and non-tumoral cell line (HaCat - human keratinocytes), in MTT assay. It was found that five of the evaluated compounds (7a-b, 8e, 9a-b) showed cytotoxicity (IC50 <100 ?M) against the HCT116 cell line, and only the compound 7b was cytotoxic against the A549 cell line. The compounds 7a and 9a showed cytotoxicity against Hep2 cell line, and none of the tested compounds showed cytotoxicity against the non-tumor cell line HaCat, even at the highest concentration tested of 100 ?M, at all times evaluated. The in silico toxicity prediction studies were carried out with the compounds 7a-b and 9a-b, which were more promising in the MTT assays. The evaluation showed that all the evaluated compounds showed a low risk of causing theoretical mutagenic and tumorigenic effects. Only compound 7a showed the medium risk to cause an effect on the reproductive system. These results suggest that the target compounds show low potential to cause theoretical toxicity risks, and these can be submitted to drug design development. SEA algorithm was employed based on the hypothesis of identification of candidate target proteins to interact with the compounds 7a-b, and 9a-b. The results indicated the main target model is related to DNA topoisomerase 1. According to these results, this protein was chosen to be used in docking analyses. Docking procedures demonstrated that the carbonyl moiety from coumarin chemical structures of the model generated in these studies showed interaction with HIS 632, while the uracyl interacts with ARG 364 and THR 718. The triazol ring showed interaction with ARG 364 from Topo-1. These results suggest the compounds studied are potential ligands to protein and possible acting as Topo-1 inhibitors [resumo fornecido pelo autor].
O desenvolvimento de novos fármacos é um processo longo, árduo e contínuo, que envolve uma ação multidisciplinar e altos investimentos. A descoberta de novas doenças, a tolerância e a resistência adquirida por patógenos ou células tumorais, bem como a procura pela redução dos efeitos adversos de medicamentos já existentes são alguns dos motivos desta busca. A síntese orgânica possui um papel essencial no processo inicial do desenvolvimento de novos compostos bioativos, não somente na concepção de novas estruturas, bem como na modificação de estruturas já existentes para que elas possam se adequar às necessidades de um fármaco. Visando otmizar o processo de obtenção de novas moléculas biotivas, empregamos a estratégia da hibridação molecular, a qual consiste na união de dois ou mais farmacóforos em um único esqueleto molecular. Assim, buscou-se integrar as propriedades farmacológicas de dois núcleos de origem natural, a uracila e a cumarina, bem como seus derivados, com atividades biológicas já conhecidas, tendo como unidade de ligação o núcleo 1,2,3-triazólico. Foram sintetizadas uma série de 12 moléculas híbridas, compreendendo uma unidade de uracila, timina, tiouracila ou teobromina, ligadas a uma variedade de núcleos cumarínicos por meio de núcleos triazólicos. Os híbridos bis-(cumaronil-triazolil)uracilas 7a b, (cumaronil-triazolil)uracila, timina, tiouracila 8a-f, (cumaronil-triazolil)teobrominas 9a-d foram obtidos a partir de uma reação de cicloadição catalisada por cobre-(I) (CuAAC) entre derivados 4-(azidometil)cumarínicos (4a-d) e a 1-propargiluracila 6a, 1-propargiltimina 6b, 2 propargilmercaptouracil 6c, 1,3-dipropargiluracila 6d e 1-propargilteobromina 6e com rendimentos de 70% a 92%. Os compostos sintetizados foram avaliados quanto a sua atividade antiproliferativa e antitumoral frente às linhagens de células tumorais HCT116 (colorretal), A549 (pulmão) e Hep2 (laringe) e não tumoral HaCat (queratinócitos humanos), em ensaio do brometo de (3-(4,5-dimetiltiazol-2-il)-2,5-difeniltetrazólio) (MTT). Verificou-se que cinco dos compostos avaliados (7a ?b, 8d, 9a-b) apresentaram citotoxicidade (CI50 <100 ?M) frente à linhagem celular HCT116 e apenas o composto 7b se mostrou citotóxico frente à linhagem de células A549. Os compostos 7a e 9a se mostraram citotóxicos frente à linhagem Hep-2 e nenhum dos compostos testados apresentou citotoxicidade frente à linhagem de células não tumorais HaCat, mesmo na concentração mais elevada testada de 100 ?M em todos os tempos testados. Foram realizados estudo de predição de toxicidade in silico, dos compostos 7a-b e 9a-b, os quais se mostraram mais promissores nos ensaios MTT, que indicaram que os compostos apresentaram baixo risco de causar efeitos mutagênicos e tumorigênicos teóricos. Apenas o composto 7a apresentou risco moderado de causar efeito tóxico no sistema reprodutivo. Os resultados obtidos sugerem que os compostos têm baixo potencial para causar toxicidade e podem ser submetidos ao desenvolvimento e planejamento de fármacos. O programa SEA (Search web Server) foi empregado com base na hipótese de identificação de proteínas-alvo candidatas à interação com os compostos 7a-b e 9a-b e os resultados indicaram que o principal modelo foi direcionado à DNA topoisomerase 1 (Topo-1). Dessa forma, optamos por utilizar essa proteína nos estudos de docking molecular. Os estudos de docking demonstraram que a porção carbonila das estruturas químicas das cumarinas dos modelos gerados nesses estudos mostrou interação com a HIS 632 da Topo-1, equanto a uracila interagiu com ARG 364 e THR 718. O anel triazólico dos compostos mostrou interação com ARG 364 da Topo-1. Esses resultados sugerem que os compostos avaliados são potenciais ligantes da proteína e podem estar atuando como inibidores da Topo 1 [resumo fornecido pelo autor].
Keywords: Uracil; Compostos bioativos; Biotecnologia; Uracil; Bioactive compounds; Biotechnology