Loading...
7 results
Search Results
Now showing 1 - 7 of 7
- Rational design, synthesis, and biological evaluation of heterocyclic quinolones targeting the respiratory chain of Mycobacterium tuberculosisPublication . Hong, W. David; Gibbons, Peter D.; Leung, Suet C.; Amewu, Richard; Stocks, Paul A.; Stachulski, Andrew; Horta, Pedro; Cristiano, Maria De Lurdes; Shone, Alison E.; Moss, Darren; Ardrey, Alison; Sharma, Raman; Warman, Ashley J.; Bedingfield, Paul T. P.; Fisher, Nicholas E.; Aljayyoussi, Ghaith; Mead, Sally; Caws, Maxine; Berry, Neil G.; Ward, Stephen A.; Biagini, Giancarlo A.; O'Neill, Paul M.; Nixon, Gemma L.A high-throughput screen (HTS) was undertaken against the respiratory chain dehydrogenase component, NADH:menaquinone oxidoreductase (Ndh) of Mycobacterium tuberculosis (Mtb). The 11000 compounds were selected for the HTS based on the known phenothiazine Ndh inhibitors, trifluoperazine and thioridazine. Combined HTS (11000 compounds) and in-house screening of a limited number of quinolones (50 compounds) identified similar to 100 hits and four distinct chemotypes, the most promising of which contained the quinolone core. Subsequent Mtb screening of the complete in-house quinolone library (350 compounds) identified a further similar to 90 hits across three quinolone subtemplates. Quinolones containing the amine-based side chain were selected as the pharmacophore for further modification, resulting in metabolically stable quinolones effective against multi drug resistant (MDR) Mtb. The lead compound, 42a (MTC420), displays acceptable antituberculosis activity (Mtb IC50 = 525 nM, Mtb Wayne IC50 = 76 nM, and MDR Mtb patient isolates IC50 = 140 nM) and favorable pharmacokinetic and toxicological profiles.
- Design and synthesis of novel quinolones directed to the Plasmodium falciparum bc1 protein complexPublication . Horta, Pedro Filipe Castela; Cristiano, Maria Lurdes Santos; O’Neill, Paul MichaelApesar dos intensos esforços para controlo da malária, esta doença parasítica milenar permanece como uma das doenças infeciosas conducentes a maiores taxas de mortalidade no mundo. É transmitida pela picada de um mosquito infectado do género Anopheles (apenas a fémea transmite a doença) e causada por um parasita do género Plasmodium. P. falciparum é a mais prevalente de entre as cinco estirpes de Plasmodium que afectam o homem e é também a mais mortal, sendo responsável por cerca de 90% do número total de óbitos por malária registados anualmente. Actualmente, a Organização Mundial de Saúde estima que cerca de 40% da população mundial está em risco de contrair a infecção e que, anualmente, cerca de 600 000 pessoas morrem devido a esta doença. O rápido desenvolvimento de resistência por parte de P. falciparum a pelo menos um dos fármacos antimaláricos convencionais de primeira linha e a terapias baseadas em artemisinina e seus derivados, estimula enormemente a comunidade científica e médica, convocando-a para a investigação e desenvolvimento de novos fármacos antimaláricos eficazes, seguros, acessíveis e fáceis de administrar, preferencialmente direcionados para novos alvos terapêuticos. A combinação farmacológica designada por Malarone® foi lançada pela GlaxoSmithKline para o tratamento e prevenção de malária causada por estirpes multiresistentes. Este medicamento resulta da combinação de dois fármacos antimaláricos: atovaquona e proguanil. A atovaquona é um competidor da ubiquinona, inibindo especificamente o complexo bc1 de P. falciparum através da sua ligação ao sítio Qo deste complexo. O complexo bc1 é essencialmente responsável pela transferência de electrões e translocação de protões ao longo da membrana mitocondrial, formando um potencial de membrana. A sua inibição leva à perda da função mitocondrial (relevante para o fornecimento de intermediários para a síntese de ATP e pirimidina), colapso do potencial electroquímico transmembranar e, finalmente, morte do parasita, validando este complexo como um potencial novo alvo terapêutico para o desenvolvimento de novos fármacos. Além de ser o local de ação da atovaquona, o sítio Qo é também conhecido como o local de ação da estigmatelina (composto natural) e da endoquina (um dos primeiros antimaláricos sintéticos). A endoquina serviu como modelo para o desenvolvimento de análogos (ELQ) que mantiveram o núcleo quinolínico na sua estrutura. Além da sua potencial utilização na quimioterapia da malária, a versatilidade do quimiotipo quinolona tem atraído intensa investigação, originando principalmente 4-oxo-quinolinas com propriedades farmacológicas melhoradas e com potencial aplicação terapêutica noutras áreas, como no tratamento de cancro, hepatite B, hepatite C, SIDA, herpes, infeções fúngicas ou tuberculose. A utilização das quinolonas como agentes antibacterianos teve início em 1963 com a descoberta do ácido nalidíxico. Muitos outros derivados quinolínicos com propriedades farmacológicas foram entretanto sintetizados, destacando-se as fluoroquinolonas norfloxacina, ciprofloxacina e levofloxacina. Nos últimos anos têm surgidos publicações que reportam uma grande variedade de compostos 4-oxo-quinolínicos com grupos éster em posição 3 que demonstram atividade antimalárica em concentrações que se situam na gama nanomolar baixa, atuando por inibição do complexo bc1 plasmodial. No entanto, devido à existência de algumas fragilidades nestes compostos, de que se destacam a fraca solubilidade em meio aquoso e baixa biodisponibilidade oral, esta classe de compostos requer optimização. O projecto de investigação descrito nesta tese foca-se no desenho, síntese e estudo estrutural de uma biblioteca de novas 3-etiléster-4-oxo-quinolinas (quinolonas), introduzindo diversidade química, essencialmente, nas posições 6 e/ou 7 da quinolona. Estudos de docking realizados in silico no sítio Qo do complexo bc1 (de levedura - yeast) sugerem um papel importante dos resíduos His182 e Glu272 no reconhecimento de potentes inibidores. Os mesmos estudos também indicam a importância da presença do grupo carbonilo e do grupo N-H do núcleo quinolónico na formação de ligações por pontes de hidrogénio com os resíduos proteícos His182 e Glu272, respectivamente. Deste modo, a possibilidade de tautomerismo entre as formas 4-oxo-quinolina e 4-hidroxi-quinolina não deve ser negligenciada, no contexto do desenvolvimento desta classe para terapia antimalárica. Esta tese está organizada em 5 capítulos. No capítulo 1 faz-se uma apresentação sobre a malária, bem como sobre os fármacos antimaláricos existentes, seu modo de ação e alvos terapêuticos moleculares. Os fármacos que atuam por inibição do complexo bc1 plasmodial e o uso e síntese de quinolonas em química medicinal também são abordados nesta secção. No capítulo 2 são descritas as abordagens sintéticas e a otimização das condições reacionais seguidas no desenvolvimento de quinolonas selecionadas. De uma forma geral, ao longo deste projecto de doutoramento, as quinolonas foram sintetizadas utilizando a metodologia de Gould-Jacobs. De acordo com esta metodologia ocorre ciclização térmica de um composto α,β-insaturado, derivado de uma anilina. Alternativamente, em algumas situações recorreu-se a uma outra estratégia utilizando o oxicloreto de fósforo. No decorrer destas sínteses, mais especificamente na etapa de ciclização, por vezes obtiveram-se alguns produtos inesperados relacionados com o padrão de substituição aromática decorrente da ciclização térmica e com a possibilidade de tautomerismo ceto-enólico. A possibilidade de tautomerismo entre as formas 4-oxo-quinolina e 4-hidroxi-quinolina suscitou questões do ponto de vista mecanístico e estrutural que são aqui especialmente relevantes, tendo em conta a sua eventual repercussão no perfil farmacodinâmico dos compostos. Assim, foi conduzida uma investigação estrutural detalhada em alguns compostos, de forma a melhor compreender a atividade e reactividade química de derivados de quinolonas, descrita no capítulo 3. Os resultados obtidos com base em estudos de cristalografia de raio X, espectroscopia FTIR acoplada com isolamento em matriz criogénica e cálculos teóricos são apresentados e discutidos, e indicam que, em derivados quinolínicos com um grupo éster em posição 3, a forma enólica (4-hidroxi-quinolina) é mais favorável do que a forma ceto (4-oxo-quinolina). O tautomerismo poderá traduzir-se em alterações nas propriedades químicas e físicas dos compostos, com possíveis implicações nos perfis farmacocinéticos e farmacodinâmicos dos mesmos. Os compostos sintetizados neste projecto foram testados in vitro contra estirpes sensíveis e resistentes de P. falciparum. Os resultados destes estudos, juntamente com estudos de avaliação da lipofilicidade/solubilidade de alguns compostos, são descritos e discutidos no capítulo 4. Tendo em conta os resultados de atividade biológica obtidos para alguns compostos e o facto de alguns estudos demonstrarem que certas quinolonas conseguem ultrapassar, embora parcialmente, os fenómenos de resistência à atovaquona, neste projecto de investigação estudou-se a possibilidade de ligação de potenciais fármacos a sítios alternativos e diferentes do sítio Qo do complexo bc1. Assim, foram efectuados estudos de simulação por docking no sítio Qi do complexo bc1, estando os resultados também descritos e discutidos no capítulo 4. Adicionalmente, foram sintetizadas algumas quinolonas substituídas com grupos arilo nas posições 2 e 3 que foram testadas contra estirpes de Mycobacterium tuberculosis, o agente responsável pelo desenvolvimento da tuberculose, cuja infeção é muitas vezes concomitante com a infeção pelo parasita da malária. A descrição e discussão deste trabalho é apresentada no capítulo 5. Para finalizar, e numa secção à parte, serão apresentadas as conclusões e considerações finais sobre o trabalho desenvolvido bem como algumas perspectivas para trabalho futuro.
- On the ordeal of quinolone preparation via cyclisation of aryl-enamines; synthesis and structure of ethyl 6-methyl-7-iodo-4-(3-iodo-4-methylphenoxy)-quinoline-3-carboxylatePublication . Horta, Pedro; Henriques, Marta S. C.; Bras, Elisa M.; Murtinheira, Fernanda; Nogueira, Fatima; O'Neill, Paul M.; Paixao, Jose A.; Fausto, Rui; Cristiano, Maria De LurdesRecent studies directed to the design of compounds targeting the bc(1) protein complex of Plasmodium falciparum, the parasite responsible for most lethal cases of malaria, identified quinolones (4-oxo-quinolines) with low nanomolar inhibitory activity against both the enzyme and infected erythrocytes. The 4-oxo-quinoline 3-ester chemotype emerged as a possible source of potent bc(1) inhibitors, prompting us to expand the library of available analogs for SAR studies and subsequent lead optimization. We now report the synthesis and structural characterization of unexpected ethyl 6-methyl-7-iodo-4-(3-iodo-4-methylphenoxy)quinoline-3-carboxylate, a 4-aryloxy-quinoline 3-ester formed during attempted preparation of 6-methyl-7-iodo-4-oxo-quinoline-3-carboxylate (4-oxo-quinoline 3-ester). We propose that the 4-aryloxy-quinoline 3-ester derives from 6-methyl-7-iodo-4-hydroxy-quinoline-3-carboxylate (4-hydroxy-quinoline 3-ester), the enol form of 6-methyl-7-iodo-4-oxo-quinoline-3-carboxylate. Formation of the 4-aryloxy-quinoline 3-ester confirms the impact of quinolone/hydroxyquinoline tautomerism, both on the efficiency of synthetic routes to quinolones and on pharmacologic profiles. Tautomers exhibit different cLogP values and interact differently with the enzyme active site. A structural investigation of 6-methyl-7-iodo-4-oxo-quinoline-3-carboxylate and 6-methyl-7-iodo-4-hydroxy-quinoline-3-carboxylate, using matrix isolation coupled to FTIR spectroscopy and theoretical calculations, revealed that the lowest energy conformers of 6-methyl-7-iodo-4-hydroxy-quinoline-3-carboxylate, lower in energy than their most stable 4-oxo-quinoline tautomer by about 27 kJ mol(-1), are solely present in the matrix, while the most stable 4-oxo-quinoline tautomer is solely present in the crystalline phase.
- Terapêutica anti-retroviral: interacções medicamentosas a nível molecularPublication . Horta, Pedro Filipe Castela; Ribeiro, VeraA SIDA (causada pelo VIH) é um problema de saúde pública, uma vez que se manifesta por todos os países e afecta cerca de 33,3 milhões de pessoas. Contudo, desde 1999 verifica-se uma diminuição na incidência da infecção em causa e do número de mortes por SIDA, sendo a evolução da terapia anti-retroviral a principal responsável por esse declínio. Os anti-retrovirais podem ser classificados de acordo com o seu mecanismo de acção em: inibidores nucleósidos da transcriptase reversa; inibidores não nucleósidos da transcriptase reversa; inibidores da protease; inibidores de fusão gp120/gp41-CD4; antagonistas de CCR5; e inibidores da integrase. Podem induzir reacções adversas graves e apresentam interacções clinicamente significativas classificadas como farmacêuticas (incompatibilidades físico-químicas que ocorrem fora do organismo), farmacocinéticas (relacionadas com alterações na absorção, distribuição, metabolismo e excreção - essencialmente, por indução ou inibição da actividade e/ou expressão de enzimas) ou como farmacodinâmicas (relacionadas com o local de acção, alteram o efeito farmacológico). Na maioria dos casos, as interacções medicamentosas produzem efeitos negativos, pois podem alterar as concentrações de fármaco em circulação, o seu efeito farmacológico e/ou toxicológico. No entanto, também existem situações em que essas interacções são favoráveis numa perspectiva clínica, já que podem conferir uma melhoria da biodisponibilidade de certos fármacos e possibilitar a utilização de doses mais baixas e/ou de intervalos de administração mais prolongados (como é exemplo a aplicação do ritonavir como potenciador de outros inibidores da protease). Deste modo, com esta dissertação pretende-se estudar os mecanismos de interacção medicamentosa na terapêutica anti-retroviral e assim perceber de que forma a farmacoterapia da SIDA e de outras doenças concomitantes pode ser melhorada.
- Cross-scale adaptive behaviors during the Upper Paleolithic in Iberia: The example of Vale Boi (Southwestern Portugal)Publication . Cascalheira, João; Bicho, Nuno; Manne, Tiina; Horta, PedroIt is now rather evident that, concomitant with the advent, growth and disappearance of the traditionally defined Western European Upper Paleolithic techno-complexes, a series of discrete eco-cultural niches would have existed within Iberia. Vale Boi, and its surroundings, may represent one of these niches, since its lengthy and fairly complete archaeological record clearly attests that the region was an attractive location for hunter-gatherer communities for over 10,000 years. From the first Modern Human occupations, c. 32 ka cal BP ago, a set of very specific cultural adaptive markers seem to have been developed in response to the particularities of the regional ecological background. Some of these strategies, such as intensive subsistence practices, raw-material specialized use, among others, were resilient through time and apparently impermeable to the major shifts in the techno-typological novelties brought about with the advent of each Upper Paleolithic phase. Even with the appearance of quite unique and broad-scale technologies, e. g. Solutrean, regional markers and identity have been kept, clearly showing that each level of the adaptive system seem to have operate at its own pace. This paper focus on long-term adaptive choices and on how and why hunter-gatherers inhabiting Vale Boi manage to absorb change and re-organize their system under new techno-complex cultural patterns while still retaining, efficiently, the same regional adaptive idiosyncrasies. Within the theoretical framework of Panarchy and the cross-scale resilience model we argue that cross-scale interactions between creative and conserving niche-specific behavioral adaptations were the keystone for the sustainability of hunter-gatherer cultural systems across the Late Pleistocene. c (C) 2017 Elsevier Ltd and INQUA. All rights reserved.
- Lithic bipolar methods as an adaptive strategy through space and timePublication . Horta, Pedro; Bicho, Nuno; Cascalheira, JoãoThe use of bipolar (on anvil) methods for resource exploitation has been identified in the archaeological record from the late Pliocene through to the Holocene. During all phases of human evolution, bipolar knapping and wedging were applied by different hominin species in a wide range of ecological settings. Studies on lithic bipolar methods have mainly focused on understanding the functional aspects of this technology. This paper explores the variability of the application of these methods during the Paleolithic on a macro scale. Through the meta-analysis of published data from 167 sites, it is posited that the use of bipolar methods may have had a significant impact on hominin expansion, adaptation, and survival strategies. Furthermore, the recurrent use of bipolar methods is not only an indicator of its success as an adaptive strategy, but also of how hominins were able to evaluate different types of efficiency through time.
- Curated character of the initial upper palaeolithic lithic artefact assemblages in Bacho Kiro Cave (Bulgaria)Publication . Tsanova, Tsenka; Delvigne, Vincent; Sirakova, Svoboda; Anastasova, Elka; Krumov, Ivaylo; Horta, Pedro; Marreiros, João; Nacheva, Elena; Rezek, Zeljko; Hublin, Jean-Jacques; Sirakov, Nikolay; Michael D. PetragliaThe dispersal of Homo sapiens across Eurasia during MIS 3 in the Late Pleistocene is marked by technological shifts and other behavioral changes, known in the archaeological record under the term of Initial Upper Paleolithic (IUP). Bacho Kiro Cave in north Bulgaria, re-excavated by us from 2015 to 2021, is one of the reference sites for this phenomenon. The newly excavated lithic assemblages dated by radiocarbon between 45,040 and 43,280 cal BP and attributed to Homo sapiens encompass more than two thousand lithic artifacts. The lithics, primarily from Layer N1-I, exist amid diverse fauna remains, human fossils, pierced animal teeth pendants, and sediment with high organic content. This article focuses on the technological aspects of the IUP lithics, covering raw material origin and use-life, blank production, on-site knapping activities, re-flaking of lithic implements, and the state of retouched lithic components. We apply petrography for the identification of silicites and other used stones. We employ cha & icirc;ne op & eacute;ratoire and reduction sequence approaches to profile the lithics techno-typologically and explore the lithic economy, particularly blade production methods, knapping techniques, and artifact curation. Raw material analysis reveals Lower Cretaceous flints from Ludogorie and Upper Cretaceous flints from the Danube region, up to 190 km and 130 km, respectively, from Bacho Kiro Cave, indicating long-distance mobility and finished products transport. Imported lithic implements, were a result of unidirectional and bidirectional non-Levallois laminar technology, likely of volumetric concept. Systematic on-anvil techniques (bipolar knapping) and tool segmentation indicate re-flaking and reshaping of lithic implements, reflecting on-site curation and multifaceted lithic economy. A limited comparison with other IUP sites reveals certain shared features and also regional variations. Bacho Kiro Cave significantly contributes to understanding the technological and behavioral evolution of early Homo sapiens in western Eurasia.