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As doenças, incluindo as associadas às infecções virais, tais como HIV, HSV e COVID-19, propiciam a necessidade de investigar e produzir novos modelos de liberação prolongada de fármacos que atendam critérios de biocompatibilidade, especificidade e de menor toxicidade. Neste âmbito, são relevantes os nanocarreadores de fármacos baseados em lipídios e polímeros, tais como os lipossomos contendo polímeros supramoleculares do tipo Rod-Coil-Rod. Os lipossomos são vantajosos, por apresentarem os critérios acima descritos bastante estabelecidos, e os polímeros por promoverem alternância e versatilidade dos blocos tanto rígidos (Rod), quanto flexíveis (Coil). A partir destas informações, este trabalho objetivou, a partir da síntese de três novos polímeros sintéticos do tipo Rod-Coil-Rod, o colesterol-poli (óxido etileno)-triptofano (Col- PEO-Trip), colesterol-poli (óxido etileno)-1,2,3-triazol-galactose (Col-PEO-Gal) e o colesterol- poli (óxido etileno)-1,2,3-triazol-n-acetilglicosamina (Col-PEO-GlicNAc), o estudo das suas interações em lipossomos constituídos de asolecitina de soja (Aso), através de caracterizações espectroscópicas, espectrofotométrica e termoanalítica. A síntese do Col-PEO-Trip foi proposta neste trabalho e, gerou rendimento de 75%. O Col-PEO-Gal e Col-PEO-GlicNAc cedidos, também foram obtidos com rendimentos próximos a 75%. Os polímeros incorporados nos lipossomos tiveram seus efeitos monitorados pelas técnicas de: infravermelho com transformada de Fourier com reflectância total atenuada horizontal (HATR-FTIR), ressonância magnética nuclear de ¹H (RMN de 1H) e de 31P (RMN de 31P), potencial zeta (ζ), espalhamento de luz dinâmico (DLS), espectrofotometria no ultravioleta visível (UV-Vis) e calorimetria de varredura diferencial (DSC). Os dados de HATR-FTIR demonstraram que, o Col-PEO-Trip em lipossomos de Aso interagiu preferencialmente com a região de interface lipídica, provocando variações do número de onda/largura de banda de 5,78 cm-1/ 21,38 cm-1 e 15,43 cm-1/ 19,99 cm-1, dos estiramentos νs C=O e νs COC, respectivamente. O Col-PEO-Gal variou o número de onda do νas N+(CH3)3 em 19,29 cm-1 e o Col-PEO-GlicNAc, em 28,93 cm-1. Considerando-se o efeito das porções glicídicas, o GlicNAc, constituinte do Col-PEO-GlicNAc, gerou interações mais significativas que a Gal, porção do Col-PEO-Gal, do tipo dipolo-dipolo e ligações de hidrogênio, com a região polar da membrana de Aso. Os resultados de RMN de 1H mostraram que, o Col-PEO-Trip aumentou o tempo de relaxação longitudinal (T1), dos hidrogênios da colina lipídica (N+(CH3)3; 3,2 ppm), na região polar dos lipossomos em 12%, tornando-a mais móvel. De outro lado, o polímero que contém a porção Gal, reduziu o T1 em 5,62%, tornando-a menos fluida; enquanto o que contém a porção GlicNAc, aumentou o T1 em 11,23 %, deixando a região polar mais fluida. A análise de RMN de 31P constatou a forma do espectro dos lipossomos, típica de fase hexagonal (HII), e que não foi alterada pela adição do Col-PEO-Trip. A presença do Col-PEO-Gal na membrana alterou a forma do espectro, que se tornou típica de estado de fase em bicamada (L). A inserção do Col- PEO-GlicNAc no lipossomo não alterou a forma do espectro de RMN, mantendo a fase lipídica como sendo HII. A análise da largura do pico de RMN de 31P indicou efeito de acréscimo em 45,60% após inserção do Col-PEO-Trip, redução da largura em 22,05%, provocada por Col-PEO- Gal, e aumento da largura após interação na membrana com Col-PEO-GlicNAc, em 76,41%. Os dados de potencial ζ mostraram que os polímeros Col-PEO-Trip, Col-PEO-Gal e Col-PEO- GlicNAc promoveram uma variação de 8,9 nm, 32,25 nm e 12,8 nm, respectivamente, neste parâmetro, favorecendo a redução da hidrofobicidade da superfície lipossomal e, conservando os valores de carga superficial negativa, os quais são recomendados para as formulações para tratamento de infecções virais. Os valores obtidos via DLS demonstraram que a presença dos três polímeros reduziu os tamanhos de lipossomos, quando comparado aos lipossomos de Aso (controle). O Col-PEO-Trip reduziu o diâmetro dos lipossomos em 49,60 %, o Col-PEO-Gal em 74 %, tornando um modelo promissor nos estudos de ultrapassagem da Barreira hematoencefálica (BHE), e o Col-PEO-GlicNAc em 28,79%. Os valores de variação de entalpia (ΔH), obtidos por DSC, indicaram que os polímeros Col-PEO-Trip, Col-PEO-Gal e Col-PEO-GlicNAc aumentaram os valores deste parâmetro, em módulo, de -0,10 J/g (controle) para -0,16 J/g, -0,13 J/g e -0,22 J/g, respectivamente. O Col-PEO-Trip, Col-PEO-Gal e Col-PEO-GlicNAc, aumentaram a temperatura de transição de fase principal (Tm) de seus modelos correspondentes em |8,08| ° C, |6,4| ° C e |5,2| ° C, na devida ordem. Assim, promoveram alterações nas forças de van der Waals, ao ordenar a região apolar dos lipossomos. De forma geral, os polímeros reduziram a fluidez, na ordem Col- PEO-Gal > Col-PEO-Trip > Col-PEO-GlicNAc e, aumentaram a estabilidade dos lipossomos de Aso. Os novos sistemas lipossomais, demonstraram diferentes interações intermoleculares, como as dipolares e ligações de hidrogênio e, formas de empacotamento, tanto em relação ao controle, como entre si. Tais características os tornam promissores para estudos de atividades biológicas, em prol do tratamento de doenças, tais como as infecções virais. Diseases, including those associated with viral infections, such as HIV, HSV and COVID-19, provide the need to investigate and produce new models of prolonged release of drugs that meet the criteria of biocompatibility, specificity and less toxicity. In this context, drug nanocarriers based on lipids and polymers are relevant, such as liposomes containing supramolecular polymers of the Rod-Coil-Rod type. Liposomes are versatile phospholipids, used, among others, as a controlled release system for drugs or biologically active substances. Liposomes are advantageous for presenting the criteria described above quite established, and polymers for promoting alternation and versatility of both rigid (Rod) and flexible (Coil) blocks. From this information, this work aimed, from the synthesis of three new synthetic polymers of the Rod-Coil-Rod type, cholesterol-poly (ethylene oxide) -tryptophan (Col-PEO-Trip), cholesterol-poly (ethylene oxide ) -1,2,3-triazole-galactose (Col-PEO-Gal) and cholesterol-poly (ethylene oxide) -1,2,3-triazole-n- acetylglycosamine (Col-PEO-GlicNAc), the study of interactions in liposomes consisting of soy asolecithin (Aso), through spectroscopic, spectrophotometric and thermoanalytical characterizations. The synthesis of Col-PEO-Trip was proposed in this work and generated a yield of 75%. The Col-PEO-Gal and Col-PEO-GlicNAc ceded were also obtained with yields close to 75%. When the polymers were incorporated in the liposomes, were monitored by the techniques of: Fourier transform infrared spectroscopy with horizontal attenuated total reflectance (HATR- FTIR), nuclear magnetic resonance of 1H (1H NMR), and 31P (31P NMR), zeta potential (ζ), dynamic light scattering (DLS), visible ultraviolet spectrophotometric (UV-Vis) e differential scanning calorimetry (DSC). The HATR-FTIR data demonstrated that the Col-PEO-Trip in Aso liposomes interacted, preferentially, with the lipid interface region, there were variations of νs C = O and νs COC in the wavenumber / bandwidth of 5.78 cm-1 / 21.38 cm-1 and 15.43 cm-1 / 19.99 cm-1, respectively. Col-PEO-Gal varied the wave number of νas N+(CH3)3 by 19.29 cm-1 and Col- PEO- GlicNAc by 28.93 cm-1, from the point of view of the effect of the glycidic portions, the GlicNAc constituent of the Col-PEO-GlicNAc, generated more significant interactions than the Gal portion of the Col-PEO-Gal, of the dipole-dipole type and hydrogen bonds, with the polar region of the membrane (from Aso). The results of 1H NMR showed that the Col-PEO-Trip increased the longitudinal relaxation time (T1), of the hydrogens of the lipid choline (N+(CH3)3; 3.2 ppm), in the polar region of the liposomes by 12 %, making it more mobile. On the other hand, the polymer containing the Gal portion, reduced T1 by 5.62%, making it less fluid; while the one containing the GlicNAc portion, increased T1 by 11.23%, making the polar region more fluid. The 31P NMR analysis found the shape of the Aso liposome spectrum, a shoulder in a high field and an intense peak in a low field, typical of the HII phase of anisotropic lipid movement, which was not altered by the addition of Col-PEO- Trip. The opposite effect exhibited Col-PEO-Gal in the membrane, which presented the shape of typical lines of the L phase state. The Col-PEO-GlicNAc did not alter the shape of the liposomal spectrum. The increase in the width of the peak of lipid phosphates, reflects in the reduction of the mobility of the region and, the effect was observed in the membrane that contained the Col-PEO-Trip, the width of the peak was increased in 45.60%; while the one containing Col-PEO-Gal, the width was reduced by 22.05%; the Col-PEO-GlicNAc, increased the width by 76.41%. The ζ potential data showed that the polymers Col-PEO-Trip, Col- PEO-Gal and Col-PEO-GlicNAc, promoted a variation of 8.9 nm, 32.25 nm and 12.8 nm, respectively, favored the reduction of the hydrophobicity of the liposomal surface and, preserved values of negative surface charge that are preferable in formulations for the treatment of viral infections. The DLS values of the liposomal models with polymers, showed reduced sizes, compared to the Aso liposomes (control). Col-PEO-Trip reduced the vesicles by 49.60%, Col- PEO-Gal by 74%, making the model relevant in studies of overcoming the Blood-brain barrier (BHE), and Col-PEO-GlicNAc by 28.79%. The DSC values of enthalpy variation (ΔH) of Aso liposomes was -0.10 J/g, and for the control containing the polymers Col-PEO-Trip, Col-PEO-Gal and Col-PEO-GlicNAc of - 0.16 J / g, -0.13 J/g and -0.22 J/g, respectively. Col-PEO-Trip, Col- PEO-Gal and Col-PEO-GlicNAc, increased the main phase transition temperature (Tm) of their corresponding models by |8.08| ° C, |6.4| ° C and |5.2| ° C, in proper order. They promoted alteration in the van der Waals forces, when ordering the non-polar region. In general, the polymers reduced the fluidity, in the order Col-PEO-Gal> Col-PEO-Trip> Col-PEO-GlicNAc and, increased the stability of Aso liposomes. The new liposomal systems demonstrated different intermolecular interactions, such as dipolar and hydrogen bonds, and forms of packaging, both in relation to control, and between themselves. Such characteristics make them promising for studies of biological activities, in favor of the treatment of diseases, such as viral infections.

The understanding of action mechanism from molecules that bind to proteins, nucleic acids, carbohydrates, among others, is of the utmost importance since these biomolecules are involved in most cellular functions and the comprehension of their molecular target contribute to the development of new drugs. The aim of this work was to evaluate the interaction of different bioactive compounds with human hemoglobin (Hb) and ctDNA (Calf thymus) using spectroscopic techniques, electrophoresis and theoretical studies, which allowed investigate the binding magnitude of the complexes formed with protein and DNA. Thus, according to the results obtained it was observed that the pterocarpane derivative (LQB-223) formed a non-fluorescent supramolecular complex characterized by the static quenching mechanism and the binding constant (Kb) obtained was 1.94103 L mol-1 (30 °C), the hydrophobic interactions being responsible for stabilizing the complexes formed in this process. The binding mode was characterized by groove and by the electrophoresis assay, it was found that there was no DNA fragmentation. For the piperidine derivatives, it was observed that interaction occurs preferentially by static quenching, via intercalation, where Kb values ranged from 0.10 to 8.00104 L mol-1. By correlating the values of the binding constants with the biological activity data (GI50), it was observed that the correlation coefficients varied in the range of 0.8174  r  0.9868, for HT29, NCI-H460, 786-0 and NCI / ADR-RES, suggesting that the main mechanism of action of these compounds may be associated with DNA as a biological target. For the interaction studies between hemoglobin and thimerosal (TH), it was verified that the ligand interacts with the macromolecule by static quenching and binding constant about 106 L mol-1 and the main forces that govern this process are the electrostatics. The TH: Hb stoichiometry was 2:1, suggesting that ethyl mercury binding of thimerosal occurs in the two available cysteine residues (βCys93) present in the β subunit. These data are consistent with the results obtained by the NEM reagent (thiol group blocker) assay, where a decrease in Kb values was observed in the presence of increasing amounts of this reagent. In addition, it was found that conformational changes occur in the protein structure after complexation with the evaluated ligand being confirmed by the DLS and electrophoresis assays. In the competing species evaluation, it was observed that Ca(II) and Mg(II) were the ions that exerted the greatest influence on the interaction process. As consequence, inhibition of Hb-O2 binding capacity up to 72% (human Hb), and 50% (human erythrocytes), was verified. Dose-dependent induction of TH forming advanced glycation end products (AGE) and protein aggregates (amyloids) was additionally observed. Finally, these results highlight the toxic potential of the use of TH in biological systems, with a consequent risk to human health. CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico O entendimento do mecanismo de ação de moléculas que se ligam a proteínas, ácidos nucleicos, carboidratos, entre outras, é de suma importância uma vez que essas biomoléculas estão envolvidas na maioria das funções celulares e a compreensão dos seus mecanismos moleculares de ação contribuem para o desenvolvimento de novos medicamentos. Desta forma, esse trabalho teve como objetivo avaliar a interação de diferentes compostos bioativos com a hemoglobina humana (Hb) e ctDNA (Calf thymus), utilizando técnicas espectroscópicas, eletroforese e estudos teóricos, que permitiram investigar a magnitude de ligação dos complexos formados com a proteína e DNA. Assim, de acordo com os resultados obtidos pôde-se observar que o derivado pterocarpano (LQB-223) formou um complexo supramolecular não fluorescente, caracterizado pelo mecanismo de quenching estático e a constante de ligação (Kb) obtida foi de 1,94103 L mol-1 (30 °C), sendo as interações hidrofóbicas, as responsáveis por estabilizar os complexos formados nesse processo. O modo de ligação preferencial foi caracterizado via groove e pelo ensaio de eletroforese verificou-se que não houve fragmentação do DNA. Para os derivados piperidínicos, observou-se que ocorre interação preferencialmente por quenching estático, via intercalação, onde os valores de Kb variaram de 0,10 a 8,00104 L mol-1. Por meio da correlação dos valores das constantes de ligação com os dados de atividade biológica (GI50), pôde-se observar que os coeficientes de correlação variaram na faixa de 0,8174  r  0,9868, para as linhagens HT29, NCI-H460, 786-0 e NCI/ADR-RES, sugerindo que o principal mecanismo de ação desses compostos pode estar associado ao DNA como alvo biológico. Para os estudos de interação entre a hemoglobina e o timerosal (TH), verificou-se que o ligante interage com a macromolécula por quenching estático e constante de ligação na ordem de 106 L mol-1 e as principais forças que regem esse processo de interação são as eletrostáticas. A estequiometria TH:Hb foi de 2:1, sugerindo que ocorre ligação do etilmercúrio do timerosal nos dois resíduos de cisteína disponíveis (βCis93) presentes na subunidade β. Esses dados são concordantes com os resultados obtidos pelo ensaio com o reagente NEM (bloqueador de grupo tiol), onde verificou-se diminuição nos valores de Kb na presença de quantidades crescentes deste reagente. Além disso, constatou-se que ocorrem mudanças conformacionais na estrutura da proteína após complexação com o ligante avaliado sendo confirmado pelos ensaios de DLS e eletroforese. Na avaliação de espécies competidoras, observou-se que o Ca(II) e Mg(II) foram os íons que exerceram maior influência no processo de interação. Como consequência, verificou-se inibição da capacidade de ligação de Hb-O2 até 72% (Hb humana) e 50% (eritrócitos humanos). Também foi observada a indução de produtos finais de glicação avançada (AGE) e agregados de proteína (amilóides) dependente da dose de TH. Por fim, esses resultados destacam o potencial tóxico do uso de TH em sistemas biológicos, com consequente risco à saúde humana.

CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior Os herbicidas inibidores da enzima acetohidroxiácido sintase (AHAS) apresentam alta eficiência na atividade inibitória com baixas doses de aplicação com baixa toxicidade para o homem e o meio ambiente. No entanto, várias ervas daninhas estão obtendo resistência a algumas classes de herbicidas, principalmente no caso do grupo AHAS. Portanto, um planejamento computacional adequado de novos compostos bioativos é área crucial para modelar novos herbicidas. Neste estudo, as interações enzima-herbicida foram analisadas a partir do derivado análogo do grupo pirimidinilsalicilato (PSA) que são inibidores de AHAS usando cálculos mecânicoquânticos e de docking molecular. As propriedades moleculares obtidas mostraram que o volume e a área molecular podem influenciar a capacidade de inibição do ligante, mesmo que o grupo substituinte tenha mais influência sobre este parâmetro. As propriedades eletrônicas dos orbitais HOMO podem certamente influenciar a atividade biológica devido à sua capacidade de doação de elétrons. As energias livres de ligação do ligante na enzima após o cálculo de docking variaram de -1,88 a - 4,50 kcal mol- 1 , enquanto que H, CH3, COCH3, OH, NO2 e NH2 apresentaram as melhores energias de ligação pontuadas como grupos substituintes. Estas energias livres de ligação favoráveis podem ser justificadas pelas interações intermoleculares entre ligantes de PSAs e resíduos de sítio ativo de AHAS. Em termos de eficiência, a formação de ligações de hidrogênio pode ser explicada pelo grupo carboxilato partir dos ligantes e do grupo ARG-377 de AHAS. Herbicides inhibitors of the enzyme acetohydroxyacid synthase (AHAS) present high efficiency in the inhibitory activity with low doses of application and low toxicity for man and the environment. However, several weeds are getting resistence to some classes of herbicides, mainly in the case of AHAS group. Therefore, a proper computational planning of new bioactive compounds is crucial area to model new herbicides. In this study, the enzyme-herbicide interactions were analyzed from the analogous derivated of the pyrimidinylsalicylates group (PSA) which are AHAS inhibitors using quantum- mechanical and molecular docking calculations. The molecular properties obtained after running computer calculation shown that the volume and molecular area can make influence on the inhibition capacity of the ligand, neverthenless, the substituent group has more influence on this parameter. Electronical properties from the HOMO orbitals can certanly make influence on the biological activity due its electron donor capability. The binding free energies of the ligand on the enzyme after docking calculation ranged from - 1.88 to 4.50 kcal mol- 1 , whereas, H, CH3, COCH3 , OH, NO2 and NH2 had the best scored binding energies as substituent groups. Those favorable binding free energies can be justified by the intermolecular interactions between PSAs ligands and AHAS active site residues. In terms of effiency, hydrogen bonds formation can be explained by carboxylate group from the ligands and ARG-377 group from AHAS. Dissertação (Mestrado)

Neste estudo foram investigadas e caracterizadas as interações de um sistema lipossomal contendo lipídio, polímero glicosilado e proteína lectina, extraída de Bauhinia variegata, denominada BVL, que possui propriedades farmacológicas. O sistema lipossomal estudado foi constituído por fosfolipídios presentes na asolecitina de soja (Aso), onde foi inserido o novo polímero modificado, o docosanato de -D-glicosil-PEG900, cuja porção glicosil era constituída por glicosídeos do tipo manose ou galactose, para avaliar diferenças na interação da proteína com estes monossacarídeos e efeito na estabilidade do sistema. Assim, as interações moleculares do sistema lipossomal foram caracterizadas pelas técnicas infravermelho com transformanda de Fourier com reflectância total atenuada horizontal (HATR-FTIR), calorimetria de varredura diferencial (DSC), espectroscopia no ultravioleta visível (UV), espalhamento dinâmico de luz (DLS), potencial zeta (), ressonância magnética nuclear de 1H (RMN de 1H), e de 31P (RMN de 31P). Ambos os polímeros, docosanato de -D-Manose-PEG900 e docosanato de -D-Galactose-PEG900 ao serem incorporados em seus distintos sistemas lipossomais permitiram maior estabilidade. Ao inserir a BVL no lipossomo composto por tais polímeros, respectivamente, propiciou diferentes interações. This study investigated and characterized the interactions of a liposomal system containing lipid, glycosylated polymer and a lectin protein, called BVL, which has pharmacological properties. The liposomal system was composed of phospholipids present in soybean asolecithin (Aso), where the new modified polymer, -D-glycosyl-PEG900 docosanate, whose glycosyl moiety was composed of glycosides of the mannose or galactose type, was inserted. Evaluate differences in the interaction of the protein with these sugars and effect on the stability of the system. The lectin incorporated into this system was extracted from Bauhinia variegata. Thus, the molecular interactions of the liposomal system containing lipid, polymer and lectin were characterized by techniques Fourier transform infrared spectroscopy whith horizontal attenuated total reflectance (HATR - FTIR), differential scanning calorimetry (DSC), visible ultraviolet spectroscopy (UV), dynamic light scattering (DLS), zeta potential (), nuclear magnetic resonance of 1H (1H NMR), and 31P (31P NMR). Both polymers, docosanate -D-Manose-PEG900 and docosanate -D-Galactose-PEG900 when incorporated in liposomal systems allowed greater stability when inserting the BVL in the liposome composed of such polymers, respectively, provided different interactions.

A incompatibilidade de enxertia é um problema que, além de prejuízo econômico aos produtores, causa atraso no lançamento de novas cultivares-copa e portaenxertos, devido ao longo período de tempo necessário para os testes de compatibilidade. O objetivo desta revisão é fazer um apanhado das principais e mais relevantes pesquisas realizadas envolvendo o tema incompatibilidade de enxertia em espécies frutíferas, especialmente as do gênero Prunus. Incompatibilidade é um fenômeno extremamente complexo, que envolve interações anatômicas, fi siológicas, bioquímicas e moleculares entre a cultivar-copa e o portaenxerto. Sendo, por essa razão, um problema de difícil estudo. Porém, acredita-se que através de uma análise conjunta dos diversos mecanismos de incompatibilidade, se pode avançar mais rapidamente no entendimento deste fenômeno. The graft incompatibility is a problem that causes economic loss to producers and delay in the launch of new cultivars and rootstock because of the long time required for compatibility testing. The aim of this review is to show of the most important and relevant research conducted over the years involving the graft incompatibility in fruit species, specially the genus Prunus. The graft incompatibility is an extremely complex phenomenon that involves anatomical, physiological, biochemical and molecular interactions between scion and rootstock. Being for this reason a diffi cult problem to analyze. However, it is believed that through a joint analysis of graft incompatibility the understanding of the mechanisms may advance more quickly and so allow the solution for the phenomenon. Published

Enzymes are extremely efficient catalysts. Here, part of the mechanisms proposed to explain this catalytic power will be compared to quantitative experimental results and computer simulations. Influence of the enzymatic environment over species along the reaction coordinate will be analysed. Concepts of transition state stabilisation and reactant destabilisation will be confronted. Divided site model and near-attack conformation hypotheses will also be discussed. Molecular interactions such as covalent catalysis, general acid-base catalysis, electrostatics, entropic effects, steric hindrance, quantum and dynamical effects will also be analysed as sources of catalysis. Reaction mechanisms, in particular that catalysed by protein tyrosine phosphatases, illustrate the concepts.