Interação de metaloporfirinas com DNA: mecanismo catalítico da fotoclivagem

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Bioquímica, Florianópolis, 2017.Reações de clivagem endonucleolítica do DNA têm sido alvo de intensa pesquisa para modelos de reatividade de drogas antitumorais. Nucleases associadas a cofatores metálicos apresentam alta afinidade pela dupla fita de DNA sendo capazes de interagir de modo específico acelerando a reação de hidrólise da ligação fosfodiéster. O desenvolvimento de drogas fotossensibilizadoras para terapia fotodinâmica no tratamento de câncer (TFD) tem recebido destaque na pesquisa de nucleases com efeito antitumoral, devido sua ação localizada e efeitos colaterais reduzidos comparados aos tratamentos tradicionais. Neste sentido metaloporfirinas biomiméticas às naturais têm sido propostas como potenciais metalonucleases para uso em terapia fotodinâmica devido sua capacidade em gerar oxigênio singlete após fotoativação. No presente trabalho foi analisada a interação do DNA com Zn(II)-porfirinas com ligante derivado do 1,4,7-triazaciclononano (TACN) e ainda com Zn(II)-porfirinas catiônicas com compostos de coordenação de platina(II). Os ensaios de interação de DNA como as porfirinas foram realizados por métodos espectroscópicos (ultravioleta visível, desnaturação térmica e dicroísmo circular) e a avaliação da atividade catalítica por visualização dos produtos de clivagem (fragmentos) por eletroforese em gel de agarose e/ou gel de poliacrilamida. De modo geral todas as porfirinas estudadas interagiram com o DNA e apresentaram atividade catalítica quando expostas à luz visível (fotoclivagem) através de mecanismos mistos sem dependência do oxigênio molecular, fato este interessante para supressão de tumores hipóxicos. As Pt(II)-porfirinas foram as mais ativas como nucleases e os resultados sugerem que a interação com o DNA aconteça por interação externa e paralela ao eixo da dupla hélice através da formação de um aduto porfirina-DNA estabilizado pelas interações eletrostáticas entre o complexo e os grupos fosfatos de forma a induzir clivagens oxidativas em nucleotídeos da mesma fita. Devido à alta habilidade em gerar oxigênio singlete e fotoclivar o DNA as TACN-porfirinas e Pt(II)- porfirinas podem ser consideradas potenciais candidatas a fotossensibilizadoras para uso em terapia fotodinâmica.Abstract : Endonucleolitic DNA cleavage has been the focus of research for reactivity antitumoral therapeutics models. Nucleases associated to metal ions demonstrated high affinity to DNA in a specific way improving the hydrolysis of DNA phosphodiester bond. The research of nucleases with antitumor activity lead to the development of photosensitizer drugs for Photodynamic Therapy (PDT). PDT is a less invasive treatment with fewer side effects compared with traditional systemic cancer treatments. In this way biomimetic metalloporphyrins has been proposed as potential metalonucleases to act as photosensitizer in PDT due the porphyrins ability in photogenerate singlet oxygen. In this work the DNA interaction with Zn(II)-porphyrin with 1,4,7- triazacyclonanyl derivative substituent and cationic Zn(II)-porphyrin with platinum(II) coordination compounds was availed. Interaction studies were performed by spectroscopic methods (ultraviolet-visible, DNA melting and circular dichroism). The catalytic activity was verified by visualization of cleavage products via polyacrylamide and agarose electrophoresis. These porphyrins showed interaction with DNA and catalytic activity after exposure to visible light (photocleavage). The photocleavage occurred via a mixed mechanism not dependent of molecular oxygen. This mechanism is interesting for treatment of hypoxic tumors. The Pt(II)-porphyrins were more efficient as catalytic demonstrating the ability to interact parallel and externally to DNA through the formation of a porphyrin-DNA adduct stabilized by electrostatic forces between the complex and phosphate groups. This interaction induces oxidative cleavages to DNA backbone. Due the high ability for singlet oxygen generation and DNA photocleavage the triaza and platinum(II) porphyrins are potential candidates as photosensitizer to PDT