Hidantoínas e tioidantoínas: síntese, avaliação antiureolítica e estudo de interações por ressonância magnética nuclear e docking molecular - Carvalho, Priscila Goes Camargo de (2021)
As ureases são metaloenzimas produzidas por plantas, fungos e bactérias, com a função catalítica da hidrólise da ureia em amônia e carbamato. Bem reconhecidas como fator de virulência de microrganismos ureolíticos, devido à produção de amônia que favorece a colonização, as ureases receberam considerável atenção devido a seus impactos na saúde dos organismos vivos. No contexto agroindustrial, as ureases exercem efeitos inseticidas e estão relacionadas à perda de nitrogênio disponível no solo devido à hidrólise da ureia, seu substrato natural e o fertilizante mais utilizado atualmente. Desta maneira o desenvolvimento de inibidores de urease se torna necessário. Nesse contexto, hidantoínas e tioidantoínas possuem uma diversidade de propriedades biológicas, mas no presente momento não são relatadas na literatura como inibidores de ureases. Além disso, essas substâncias apresentam semelhança estrutural à ureia e à tioureia, substrato natural e inibidor dessa enzima, respectivamente. Portanto, neste trabalho, descrevemos a síntese e avaliação de hidantoínas e tioidantoínas derivadas de L e D-aminoácidos e a avaliação do seu potencial inibitório in vitro contra a enzima urease de Canavalia ensiformis (UCE). Descrevemos também a avaliação das interações ligante-enzima de compostos selecionados na triagem da atividade in vitro através da técnica de STD (Saturation Transfer Difference). As hidantoínas ou tioidantoína foram facilmente obtidas em rendimentos que variaram de 30 a 81%, através da reação de condensação da tioureia/ureia e um aminoácido sem a necessidade de procedimentos complexos de purificação. As reações de L-aminoácidos com cianato de sódio em solução aquosa, com posterior ciclização em meio ácido, forneceram hidantoínas em rendimentos variando de 13 a 94%. O ensaio in vitro contra urease de UCE revelou que as tioidantoínas apresentaram maior potencial inibitório do que hidantoínas, além de serem duas vezes mais potentes do que o inibidor de referência tioureia, provando que a classe é promissora para desenvolvimento de inibidores de ureases. Estudos de cinética enzimática demonstraram um perfil de inibição misto e incompetitivo para os compostos avaliados e foram determinadas as suas constantes de inibição (0,42 a 1,13 mM). Esses valores indicaram que a tioidantoína derivada do aminoácido L-valina é o inibidor mais promissor da série. A técnica de STD forneceu o mapeamento de epítopos dos inibidores, além de dados quantitativos de constante de dissociação para o complexo com a urease. Os resultados obtidos indicaram que a STD pode ser explorada como uma ferramenta poderosa, para a obtenção de parâmetros cinéticos e estudos de interação entre urease e os derivados aqui testados. Os resultados da docagem molecular indicam que os compostos possuem afinidade tanto pelo sítio ativo quanto para sítio alostérico da enzima UCE, sendo que a tioidantoína derivada da L-valina (2b) e a hidantoína derivada da L-metionina (1d) apresentam similaridade no modo de ligação quanto à conformação e orientação adotada. Além disso os anéis tioidantoínico e hidantoínico podem atuar como um grupo farmacofórico devido à sua afinidade de ligação por interações de ligação de hidrogênio com resíduos de aminoácidos importantes no sítio ativo e/ou alostérico da enzima.