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Type: Tese
Title: Influência do ambiente enzimático na reatividade de complexos anticâncer de ouro(iii)
Author: Sánchez Delgado, Giset Yuliana
First Advisor: Santos, Hélio Ferreira dos
Co-Advisor: Paschoal, Diego Fernando da Silva
Referee Member: Nascimento Junior, Clebio Soares
Referee Member: Scarpellini, Marciela
Referee Member: Andrade, Gustavo Fernandes Souza
Referee Member: Costa, Luiz Antônio Sodré
Resumo: Complexos de ouro(III) são compostos promissores para a quimioterapia do câncer com mecanismos de ação que envolvem etapas dependentes de sua estabilidade redox. A escolha do ligante é crucial para ajustar a reatividade e atividade biológica destes mesmos. Fosfinas terciárias (PR3) estão entre os ligantes auxiliares mais usados nestes compostos. A estabilidade redox dos complexos [AuIII(C^N^C)PR3] + (C^N^C=2,6-difenilpiridina) (A) e [AuIII(N^N^N)PR3] 3+ (N^N^N=2,2′:6′,2″-terpiridina) (B) foi investigada para um conjunto de 41 fosfinas, usando o potencial padrão de redução (Eo ) para o sistema eletroquímico Au3+→Au1+ como referência. Para os compostos (A), Eo variou numa faixa de 829 mV com valores negativos; para os compostos (B) os valores de Eo foram positivos numa faixa de 507 mV. As fosfinas com alto impacto estérico diminuem a estabilidade do complexo apesar de serem fortes doadores σ. Propriedades estéricas e eletrônicas foram usadas para construir modelos quantitativos de relação estrutura-propriedade (QSPR – Quantitative Structure-Properties Relationship), sendo o volume buried o principal fator na estabilidade dos compostos estudados. No caso dos compostos (B), o impacto estérico é mais pronunciado nas espécies de ouro(I). A capacidade de doação de elétrons das fosfinas possui maior peso na estabilidade redox dos compostos (B) em relação aos compostos (A). Posteriormente, quinze compostos com diferentes ligantes bidentados (bident) e tridentados (trident), mantendo fixo o cloreto como ligante auxiliar ([AuIII(bident)Cl2] 3+n (bident = do tipo N^N e C^N) e [AuIII(trident)Cl]3+n (trident = do tipo N^N^N, C^N^N, C^C^N, C^N^C e N^C^N)), foram estudados. Os valores de Eo calculados abrangeram uma ampla faixa de 2600 mV. Os compostos do tipo [AuIII(C^C^N)Cl] mostraram a maior estabilidade com Eo de aproximadamente -1,60 V em solução aquosa. A análise de orbitais naturais e o E o indicaram que a inclusão da ligação Au-C é menos eficiente para a estabilização do composto na posição lateral comparada à central. O posicionamento consecutivo de dois ligantes piridina desfavorece a redução dos complexos de ouro(III). No caso do composto [AuIII(C^N^N)Cl], o ligante bipy (N^N) se comporta como um ligante redox não-inocente, participando ativamente do processo de redução sem uma mudança estrutural significativa após redução. Os resultados reportados ajudam na previsão da estabilidade redox de complexos de ouro(III), a qual afeta sua reatividade química frente a importantes alvos biológicos. Finalmente, modelos moleculares foram propostos para o aduto [AuIII(C^N^C)(SHCysR)]+ , com a fração [AuIII(C^N^C)]+ ligada ao resíduo Cys498 da TrxR, que representa o produto 6 da primeira reação de troca de ligante. O composto original [AuIII(C^N^C)Cl] apresentou E° = -1,20 V, aumentado para ⁓ +0,30 V nos modelos estudados do aduto, mostrando que Eo é principalmente influenciado pela troca do ligante auxiliar (por exemplo, Clpor S-R) com um pequeno efeito da estrutura da enzima. Além disso, foi abordada reação final de substituição C^N^C/Cys497, a qual se mostrou dependente do estado de protonação da Cys497. Estudos termodinâmicos e cinéticos sugerem que esta reação é exergônica, exibindo uma barreira de energia de 20,2 kcal mol-1 . A transferência completa do íon Au para o sítio ativo da enzima levaria à inibição total da sua atividade, causando a morte das células cancerígenas.
Abstract: Gold(III) complexes are promising compounds for cancer chemotherapy with mechanisms of action that involve steps dependent on their redox stability. The choice of the ligand is crucial to adjust their reactivity and biological activity. Tertiary phosphines (PR3) are among the most used auxiliary ligands in these compounds. The redox stability of [AuIII(C^N^C)(PR3)]+ (C^N^C=2,6-diphenylpyridine) (A) and [AuIII(N^N^N)(PR3)]3+ (N^N^N=2,2′:6′,2″-terpyridine) (B) complexes was herein investigated for a set of 41 phosphines, using the predicted standard reduction potential (Eo ) for Au3+/Au1+ electrochemical system as reference. For complexes (A), E o spread over 829 mV and all values were negative; for complexes (B), the E o values were positive and covered a narrower range of 507 mV. Phosphines with high steric impact decrease the complex stability despite being strong σdonors. Steric and electronic properties were used to build quantitative structure-property relationship models (QSPR), with the volume buried being the main factor in the stability of the studied compounds. In the case of compounds (B), the steric impact is more pronounced in gold(I) species. The electron-donating ability of phosphines has greater weight in the redox stability of compounds (B) compared to compounds (A). Later, fifteen compounds with different bidentate (bident) and tridentate (trident) ligands, keeping the chloride fixed as an auxiliary ligand ([AuIII(bident)Cl2] 3+n (bident = N^N and C^N) and [AuIII(trident)Cl]3+n (trident = N^N^N, C^N^N, C^C^N, C^N^C and N^C^N)), were studied. The calculated Eo values covered a wide range of 2600 mV. The compounds of the type [AuIII(C^C^N)Cl] showed the greatest stability with Eo of approximately -1.60 V in aqueous solution. The analysis of natural orbitals and Eo indicated that the inclusion of the AuC bond is less efficient for stabilizing the compound in the lateral position compared to the central position. The consecutive positioning of two pyridine ligands disfavors the reduction of gold(III) complexes. In the case of the compound [AuIII(C^N^N)Cl], the bipy ligand (N^N) behaves as a non-innocent redox ligand, actively participating in the reduction process without a significant structural change after reduction. The reported results help predict the redox stability of gold(III) complexes, which affects their chemical reactivity against important biological targets. Finally, molecular models were proposed for [AuIII(C^N^C)(SHCys-R)]+ adduct, with the [AuIII(C^N^C)]+ moiety bonded to residue Cys498 of TrxR, which represents the product of the first ligand exchange reaction. The original compound [AuIII(C^N^C)Cl] showed E° = - 8 1.20 V, which enlarges to ⁓ +0.30 V for the studied models of the adduct, showing that Eo is mainly influenced by auxiliary ligand exchange (eg: Clby SR) with a small effect of the enzyme structure. Furthermore, the final C^N^C/Cys497 substitution reaction was addressed, which showed to be dependent on the protonation state of Cys497. Thermodynamic and kinetic studies suggest that this reaction is exergonic, exhibiting an energy barrier of 20.2 kcal mol-1 . The complete transfer of the Au ion to the enzyme's active site would lead to the total inhibition of its activity, causing cancer cell death.
Keywords: Complexos de ouro(III)
Fosfinas
Potencial de redução
Volume buried
DFT
Tiorredoxina redutase
Gold(III) complexes
Phosphines
Reduction potential
Buried volume
Thioredoxin reductase
CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)
Institution Initials: UFJF
Department: ICE – Instituto de Ciências Exatas
Program: Programa de Pós-graduação em Química
Access Type: Acesso Aberto
Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil
Creative Commons License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/
DOI: https://doi.org/10.34019/ufjf/te/2021/00050
URI: https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/13404
Issue Date: 13-Aug-2021
Appears in Collections:Doutorado em Química (Teses)



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