Interação e clivagem de DNA por complexos binucleares de cobre (II) com ligantes contendo o grupo triazina e cadeias laterais funcionalizadas

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas, Programa de Pós-Graduação em Química, Florianópolis, 2015.O estudo de moléculas sintéticas ou biológicas que possam interagir e clivar o DNA de forma específica se faz essencial na busca por novas aplicações biotecnológicas, na descoberta de terapias antitumorais menos invasivas ou no auxílio a um melhor entendimento dos mecanismos de ação do DNA. O presente trabalho teve como objetivo investigar a interação e clivagem de DNA por três complexos binucleares de cobre, cuja síntese foi inspirada no sítio ativo da enzima catecol oxidase: [Cu2(2-X-4,6-bis(di-2-picolilamino)-1,3,5-triazina], onde X= cloro (1), butanodiamina (2) ou N-metilpirenilbutanodiamina (3), de modo a relacionar as alterações estruturais de 2 e 3 a possíveis ganhos na atividade em relação ao complexo 1. Complexos contendo centros binucleares de cobre são amplamente descritos na literatura como nucleases artificiais eficientes, dessa forma, a atividade catalítica dos complexos foi avaliada. Os complexos apresentaram bons resultados de clivagem de DNA plasmidial, sob condições brandas e tempos de reação moderados. As constantes catalíticas (kcat) apresentadas foram de 0,0611; 0,1526 e 0,1702 h-1 para 1, 2 e 3, respectivamente, indicando que a adição de butanodiamina e pireno está relacionado a um aumento na atividade dos complexos. Os valores de kM obtidos corroboram os valores de kcat observados e sugerem um aumento na afinidade DNA/complexo de 1 para 3, já que os valores decrescem conforme a relação 1 > 2 > 3. O mecanismo de clivagem parece ser de caráter misto, apesar de apresentar uma forte componente oxidativa, e ensaios com bloqueadores de sulco e de dicroísmo circular indicam que os três complexos têm preferência pelo sulco menor do DNA. Ensaios de clivagem direta de alta resolução, com sondas marcadas com fluoresceína (FAM), forneceram informações sobre o mecanismo de ação dos complexos no DNA e indicam que o complexo 2 é capaz de clivar de forma específica regiões do tipo hairpin.Abstract : The study of synthetic or biological molecules able to interact and cleave DNA in a specific way is essential in the search for new biotechnological applications, discovery of less invasive anti-tumor therapies or to help in the elucidation of the mechanisms of action toward DNA. The present work aimed to investigate the DNA interaction and cleavage by three copper(II) binuclear complexes, whose synthesis was inspired in the active site of the enzyme catechol oxidase: [Cu2(2-X-4,6-bis(di-2-picolylamino)-1,3,5-triazi ne], where X= chloro (1), diaminobutane (2) or N-methylpyrenyldiamino butane (3), trying to relate structural changes of 2 and 3 with possible activity gains in comparison to complex 1. Complexes containing a dinuclear center of copper are largely described as efficient synthetic nucleases in literature, thereby, the catalytic activity of the complexes was evaluated. The complexes showed good results for plasmid DNA cleavage under mild conditions and moderate time of reaction. The rate of cleavage reaction (kcat) was 0,0611; 0,1526 e 0,1702 h-1 for 1, 2 e 3, respectively, indicating that the addition of diaminobutane and pyrene shows activities gains for the complexes. kM values obtained corroborates kcat values observed and suggests an enhancement of complex/DNA affinities from 1 to 3, since the values decreases accordingly. The reaction mechanism seems to be have oxidative and hydrolytic features and assays with groove binder and circular dichroism indicate that all the complexes have preference for the minor groove of DNA. Assays of high resolution direct-cleavage with probes 5?-labeled with fluorescein (FAM) provides information about the mechanism of action by the complexes upon DNA and indicated that complex 2 is capable to cleave DNA in the vicinity of a hairpin structure