Resumo: A malária, uma doença parasitária causada por diferentes espécies do gênero Plasmodium, foi responsável em 2020, por apróximadamente 627 mil mortes e 240 milhões de casos no mundo. Venezuela, Bolivia e Brasil são responsáveis por 77% dos casos na região das Américas. Devido aos casos de resistência aos principais fármacos antimalariais, incluindo derivados da artemisinina, a terapia da malária é, atualmente, um desafio. Uma das estratégias utilizadas para solucionar esse problema é a descoberta de fármacos com alvos terapêuticos não envolvidos nos mecanismos de resistência já desenvolvidos pelas espécies de Plasmodium. Dentro desse contexto, as marinoquinolinas, alcaloide contendo o núcleo 3H-pirrolo[2,3-c]quinolina, surgem como uma alternativa na descoberta de novos fármacos antimalariais. A aplicação do planejamento de fármacos baseado no ligante resultou na descoberta de um novo composto hit, chamado de MQ-30, com alta potência e seletividade. A presença do carbamato na estrutura da MQ-30 foi associada à potência em escala nanomolar. Dando continuidade a esse estudo, esse trabalho de doutorado demonstra o potêncial de marinoquinolinas como uma nova classe de compostos antiplasmodiais, por meio de estudos de relação estrutura-atividade qualitativos e investigações do mecanismo de ação. Em um primeiro momento, foi desenvolvido um estudo sobre a importância do carbamato na estrutura da MQ-30 através da síntese de novos derivados, utilizando as técnicas clássicas de química medicinal de variação do substituinte alquílico, alongamento da cadeia e bioisosterismo. Novos derivados marinoquinolínicos foram obtidos sintéticamente empregando carbamatos com diferentes cadeias alquílicas e ureias, apresentando desde a ausência de atividade inibitória até alta potência. Assim, foram obtidas evidências sobre a importância da estrutura presente no carbamato terc-butílico para a potência do composto hit MQ-30, resultando na descoberta de quatro novas estruturas marinoquinolínicas com promissora atividade antiplasmodial. Em seguida, novos derivados marinoquinolínicos foram obtidos a fim de se empregar a autofluorescência dessa classe de compostos na investigação do mecanismo de ação. Utilizando o bioisosterismo entre carbamatos e amidas, foram obtidos novos derivados através do acoplamento no núcleo marinoquinolínico com aminoácidos. Essa série forneceu dez novos derivados com atividade inibitória submicromolar, sendo um desses análogos escolhido como composto-sonda para os estudos de imageamento e bioquímicos. O composto escolhido apresentou características farmacológicas adequadas, bem como similaridade estrutural com a MQ-30. Como resultado desse estudo, foi possível obter insights de que a classe de marinoquinolinas pode estar atuando como agentes antiplasmodiais através da inibição de cisteíno-proteases, num mecanismo de ação secundário. A ferramenta empregada na investigação do alvo terapêutico foi a docagem molecular reversa num modelo de inteligência artificial. Os estudos in silico realizados internamente pela empresa Selvita S.A. indicaram que a proteína PfPKG pode ser um alvo terapêutico importante para a classe de marinoquinolinas. Dessa forma, estudos bioquímicos devem ser realizados para investigação desse alvo. Ressalta-se que toda a parte biológica descrita nessa tese foi realizada em colaboração com o grupo de pesquisa do Prof. Rafael Guido (IFSC/USP) e seus colaboradores. A colaboração do Prof. Carlos Correia com o Prof. Rafael Guido faz parte do CEPID-CIBFar (projeto número 2013/07600-3) Ver menos

Abstract: Malaria, a parasitic disease caused by species of the genus Plasmodium, was responsible, in 2020, for approximately 627 thousand deaths and 240 million cases worldwide. Venezuela, Bolivia and Brazil account for 77% of cases in South America. Due to cases of resistance to the main antimalarial drugs, including artemisinin derivatives, malaria therapy is currently a challenge. A strategy used to solve this problem is the discovery of new drugs with therapeutic targets not involved in the resistance mechanisms already developed by Plasmodium species. In this regard, marinoquinolines, alkaloids containing the 3H-pyrrolo[2,3-]quinoline nucleus, emerge as an alternative in the discovery of new antimalarial drugs. The application of ligand-based drug design resulted in the discovery of a new lead compound, the MQ-30, with high potency and selectivity. The presence of carbamate in the structure of MQ-30 was associated with the potency at the nanomolar scale. Continuing this study, this doctoral thesis demonstrates the potential of marinoquinolines as a new class of antiplasmodial compounds, through qualitative structure-activity relationship studies and investigations of the mechanism of action. Initially, a study was carried out on the importance of carbamate in the structure of MQ-30 through the synthesis of new derivatives, using the classical techniques of medicinal chemistry of alkyl substituent variation, chain elongation and bioisosterism. New marinoquinoline derivatives containing the carbamate group with different alkyl substituent or urea group were synthetically obtained, presenting from the absence of inhibitory activity to high potency. Thus, insights into the importance of tert-butyl carbamate for potency of the hit compound MQ-30 were gained, resulting in the discovery of four new promising derivatives presenting promising antiplasmodial activity. In sequence, new marinoquinoline derivatives were obtained in order to use the autofluorescence of this class of compounds in the investigation of the mechanism of action. Using bioisosterism between carbamates and amides, new derivatives were obtained by coupling the marinoquinoline nucleus with amino acids. This séries provided ten new derivatives with submicromolar inhibitory activity, from which one of those derivatives was chosen as a probe compound for imaging and biochemical studies. The chosen compound showed adequate pharmacological characteristics, as well as structural similarity with MQ-30. As a result of this study, it was possible to obtain insights that the class of marinoquinolines may be acting as antiplasmodial agents through the inhibition of cysteine proteases, in a secondary mechanism of action. The tool employed in the investigation of the therapeutic target was the reverse molecular docking in an artificial intelligence model. The in silico studies carried out internally by the company Selvita S.A. indicated the PfPKG protein may be an important therapeutic target for the marinoquinoline class. Thus, biochemical studies should be performed to investigate this target. All the biological part described in this thesis was carried out in collaboration with the research group of Prof. Rafael Guido (IFSC/USP) and his collaborators. The collaboration of Prof. Carlos Correia with Prof. Rafael Guido is part of a project involved in the CEPID-CIBFar (FAPESP grant number 2013/07600-3) Ver menos