PLANEJAMENTO RACIONAL, SÍNTESE, CARACTERIZAÇÃO E ESTUDO IN SILICO DE COMPLEXOS METÁLICOS DE RUTÊNIO E ALCALOIDES DE PILOCARPUS MICROPHYLLUS CONTRA A ESQUISTOSSOMOSE

Abstract

RESUMO: A esquistossomose mansônica é uma doença causada pelo parasita Schistosoma mansoni que tem acometido milhares de pessoas em todo o mundo. Além disso, o único medicamento utilizado como tratamento não tem eficácia contra as formas jovens do parasita. A química computacional tem trazido novas ferramentas que predizem propriedades moleculares relacionadas a um potencial farmacológico. Este trabalho teve como objetivo realizar um estudo químico computacional e planejamento racional de complexos metálicos de rutênio e alcaloides de Pilocarpus microphyllus contra Schistosoma mansoni. Inicialmente realizou-se uma prospecção tecnológica e científica nas bases de patentes INPI, EPO, USPTO e DII, e artigos científicos nas bases Scielo, Pubmed, Bireme, Scopus, Web of Science e Science Direct, até o ano de 2016. Para os cálculos computacionais foram avaliadas as propriedades geométricas, eletrônicas, cargas atômicas, bem como as propriedades vibracionais e termodinâmicas das moléculas epiisopiloturina (EPI), epiisopilosina (EPIIS), isopilosina (ISOP), pilosina (PILO) e macaubina (MAC), utilizando os modelos teóricos (B3lyp/sdd, B3lyp/6-31+g**, B3lyp/6-311++g**). As mesmas propriedades computacionais foram aplicadas aos complexos cis-[Ru(bpy)2(Epi)Cl], trans-[Ru(bpy)2(Epi)Cl], cis-[Ru(bpy)2(Epi)NO2], trans-[Ru(bpy)2(Epi)NO2] bem como suas possíveis variações utilizando o modelo B3lyp/sdd. As predições de ADMET foram aplicadas para obtenção das propriedades farmacocinéticas dos alcaloides e dos complexos de rutênio. Após a “otimização”, as moléculas foram submetidas a cálculos de docagem molecular com as enzimas PNP, MTAP, ARG, UP, HDAC8, TGR e 2CB1 com os respectivos códigos PDB: 3qsd, 4q3p, 4cqf, 4l5a, 1tcu, 2v6o, 4txh, possíveis alvo de S. mansoni. Após esse prévio estudo computacional, duas variações do complexo cis-[Ru(bpy)2(Epi)Cl] (EPIRUCLN e EPIRUCLO) e o complexo cis-[Ru(bpy)2(Epi)NO2] (EPIRUNO2) foram sintetizados para a realização da atividade anti-schistosoma ex vivo. Para o estudo prospectivo não se encontrou publicações com os termos “ruthenium complex and epiisopiloturine” e não se encontrou nenhuma patente relacionada aos termos “ruthenium complex and S. mansoni”. Foi possível confirmar a isomeria ótica entre EPIIS, ISOP e PILO e seu rearranjo através dos ângulos diedros. Os resultados termodinâmicos mostraram que a EPI e EPIIS são os isômeros mais estáveis, entretanto o ligante EPIIS obteve melhor interação com as enzimas estudadas na docagem molecular corroborando com os estudos experimentais contra esquistossomose. A mistura do complexo cis- [Ru(bpy)2(Epi)Cl] eliminou 100% do vermes machos e fêmeas a uma concentração de 50 μM em 72 horas, além de reduzir atividade motora logo nas primeiras 24 horas. O complexo cis-[Ru(bpy)2(Epi)NO2] eliminou 60% dos vermes machos a 50 μM em 72 horas. A formação do complexo metálico aumentou a atividade biológica anti-helmíntica em 10 vezes a partir do alcaloide EPI, mostrando que esse complexo poderá ser novo candidato a fármaco contra a esquistossomose. ABSTRACT: Schistosomiasis mansoni is a disease caused by the parasite Schistosoma mansoni that has affected thousands of people around the world, moreover, the unique medicine used as treatment has resistance. Computational chemistry has brought new tools that predict molecular properties related to a pharmacological potential. This work aimed at a computational chemical study and rational planning of ruthenium metal complexes and alkaloids of Pilocarpus microphyllus against schistosomiasis. Initially, a research and research in the patent bases INPI, EPO, USPTO and DII, and scientific articles in the databases Scielo, Pubmed, Bireme, Scopus, Web of Science and Science Direct, will be carried out until 2016. The alkaloids epiisopiloturina (EPI), epiisopilosine (EPIIS), isopilosine (ISOP), pilosine (PILO) and macaubine (MAC), using theoretical models computational (B3lyp/Sdd, B3lyp/6-31+g**, B3lyp/6-311++g**). As a computational property for the complex cis- Ru(bpy)2(Epi)Cl], trans-[Ru(bpy)2(Epi)Cl], cis-[Ru(bpy)2(Epi)NO2], trans- [Ru(bpy)2(Epi)NO2]. The ADMET predictions were applied to obtain pharmacological and pharmacological properties of alkaloids and ruthenium complexes. After an "optimization", the molecules were submitted to molecular docking calculations with PNP, MTAP, ARG, UP, HDAC8, TGR and 2CB1 enzymes with the main PDB codes: 3qsd, 4q3p, 4cqf, 4l5a, 1tcu, 2v6o, 4txh, possible target of S. mansoni. After this previous computational study, two variations of the cis-[Ru(bpy)2(Epi)Cl] complex and cis-[Ru(bpy)2(Epi)NO2] complex were synthesized for ex vivo anti-schistosome activity. For the prospective study no publications were found with the terms "ruthenium complex and epiisopiloturine" and no patent was found relating to the terms "ruthenium complex and S. mansoni". It was possible to confirm an optical isomerism between EPIIS, ISOP and PILO and their rearrangement through the dihedral angles. The results are modified as an EPI and EPIIS are the most diverse as well as the EPIIS get better interaction with the enzymes studied in molecular docking corroborating with the experimental studies against schistosomiasis. The synergism of the cis-[Ru(bpy)2(Epi)Cl] (EPIRUCLN and EPIRUCLO) complex eliminated 100% of male and female worms at a concentration of 50 μM in 72 hours, as well as the second motor activity in the first 24 hours. The cis-[Ru(bpy)2(Epi)NO2] (EPIRUNO2) complex removes 60% of male worms at 50 μM in 72 hours. The formation of the metal complex from the EPI alkaloid increased its biological activity by 10-fold, showing that this complex may be a new drug candidate against schistosomiasis.