Autor(es): Arruda, Eduardo Guimarães Ratier de, 1990-
Data: 2019
Identificador Persistente: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1636551
Origem: Oasisbr
Assunto(s): Química bioinorgânica; Metaloproteínas; Beta-Lactamases; Bioinorganic chemistry; Metalloproteins; Beta-Lactamases
Orientadores: Camilla Abbehausen, Frederico Alves Lima
Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química
Resumo: Um estudo sistemático do efeito da primeira esfera de coordenação sobre a reatividade e estrutura de modelos miméticos monozinco de metalo-beta-lactamases (MBL) foi realizado. Três complexos de ZnII com ligantes tripodais formando a série [Zn(N-NNN)], [Zn(N-NNS)], e [Zn(N-NNO)] onde N-NNX representa os átomos doadores do ligante tripodal, foram investigados no que tange sua habilidade de mimetizar os sítios ativos de MBLs e na influência do átomo doador na reatividade. A série de complexos tripodais foram inspirados nos sítios ativos de MBLs das três diferentes subclasses, representando o sítio 1Zn (His, His, His) presente nas subclasses B1 e B3, (His, His, Asp) presente na subclasse B3 e tiolados presentes nos sítios de B1 e B2. O resultados experimentais foram reforçados por estudos teóricos de DFT e TDDFT. As análises de XAS demonstraram que a deficiência eletrônica do ZnII varia significativamente seguindo a ordem [Zn(N-NNS)] < [Zn(N-NNN)] < [Zn(N-NNO)]. Essas alterações afetam diretamente a reatividade sobre hidrólise de nitrocefina, como observado nas cinéticas de hidrólise, e interação com amoxicilina que seguem a mesma tendência. A espectroscopia de RMN revelou que a polarização do grupo carboxílico no substrato B-lactâmico se alteram na mesma ordem que as observadas nas cinéticas de hidrólise. Os resultados mostram também que não só a acidez de Lewis é alterada com as mudanças no ligante, mas também as alterações na moleza (acidez de Pearson) do metal. O [Zn(N-NNS)] é \textquotedblleft amolecido\textquotedblright pelo grupo tiolato, promovendo reações de substituição de água ou cloreto coordenado por solventes mais moles como DMSO, e favorecendo interações secundárias com os substratos. Este comportamento não foi observado para o [Zn(N-NNO)]. A análise estrutural por DRX dos miméticos revelou aspectos de similaridade geométrica entre estes e o sítio ativo da estrutura cristalina da MBL GOB-18. A interação desses modelos miméticos com complexos de AuI/III foi avaliada utilizando RMN de 1H e ESI-MS, e mostrou interações seletivas e dependentes da primeira esfera de coordenação coerentes com o esperado pelo comportamente de acidez e basicidade de Pearson. Este trabalho demonstrou que detalhes da estrutura eletrônica do ZnII devem ser levadas em consideração no design de novos modelos miméticos de MBLs e que podem ser utilizando no busca e desenvolvimento de novos inibidores de uso clínico contra MBLs
Abstract: A systematic study of the first coordination sphere over the reactivity and structure of metallo-beta-lactamase (MBL) monozinc model complexes is reported. Three ZnII complexes with the tripodal ligands forming the series [Zn(N-NNN)], [Zn(N-NNS)], and [Zn(N-NNO)] where N-NNX represents the tripodal donor atoms, were investigated regarding their ability to mimic MBL. The tripodal series was inspired by MBL active sites in the respective subclasses, which represents the (His, His, His) Zn1 site present in B1 and B3 subclasses, (His, His, Asp) presented in B3 subclass site and the thiolate presented in B1 and B2 sites. The results were reinforced by DFT and TD-DFT calculations. XAS analysis demonstrated the ZnII electronic deficiency significantly changes in the order [Zn(N-NNS)] < [Zn(N-NNN)] < [Zn(N-NNO)]. This effect directly affects the reactivity over nitrocefin and amoxicillin, observed by the kinetics of hydrolysis, which follows the same trend as the other measurements. NMR spectroscopy revealed that the polarization of carboxylic group in the substrate changes accordingly affecting the hydrolysis kinetic. Our results also demonstrated that not only Lewis acidity is changed by the ligand system but also the softness character of the metal. [Zn(N-NNS)] in particular, is softened by the thiolate, promoting the ligand substitution reaction with solvents and favoring secondary interaction with substrates, not observed for [Zn(N-NNO)]. XRD of the models reveals their similar geometric aspects in comparison to the single-crystal structure of GOB-18 (5K0W) MBL. The interaction of these model complexes with AuI/III complexes was evaluated using 1H NMR and ESI-MS and showed a selective interaction depending on the first coordination sphere and in agreement with Pearson acid-base behavior. The present work demonstrate the ZnII electronic details must be considered in the design of new MBL models and can be used in further aid in the design of new clinically useful MBL inhibitors
Doutorado
Química Inorgânica
Doutor em Ciências
CNPQ
140367/2015-2
FAPESP
