Study of natural products and synthetic derivatives searching specific inhibitors of cathepsins L and V

Este trabalho descreve a busca de metabólitos secundários bioativos em espécies de plantas do gênero Zanthoxylum e a partir de derivados sintéticos visando inibidores específicos das catepsinas L e V. Os produtos naturais estão envolvidos em cerca de 50% de todos os fármacos comercializados. As catepsinas representam uma classe de enzimas que têm função primária de degradar aleatoriamente proteínas nos lisossomos e também estão envolvidas em diferentes patologias, tais como aterosclerose, artrite reumatóide, osteoporose e diferentes tipos de cânceres. Neste trabalho foi realizado o monitoramento dos extratos do gênero Zanthoxylum por ensaios fluorimétricos e cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE). Dentre as espécies avaliadas, os extratos mais promissores foram os extratos metanólico e diclorometânico e de Zanthoxylum acuminatum, sendo este último selecionado para isolamento. A metodologia cromatográfica levou ao isolamento de um triterpeno; o lupeol (1), as cumarinas; a umbeliferona (2), heradenol (3), nordentatina (4), anisocumarina (5),derivado do 6, 7-epoxi-7-geraniloxicumarina (6); alcalóides do tipo cantinônicos; 5-metoxicantin-6-ona (7), 4,5-dimetoxicantin-6-ona (8); um alcalóide β-carbonílico; 7- hidroxi-1-etil-β-carbolina (9); e um do tipo acridônico; arborinina (10). Todos foram ensaiados na concentração de 25 μM e a cumarina 5 apresentou inibição superior a 50%, mostrando maior ativade e seletivade frente a catepsina L. O valor de potência (IC50) deste composto foi 30 μM para a catepsina L e de 102 μM para a catepsina V. Além disso, foram determinados os valores de potência, seletividade e mecanismo de ação para alcalóides acridônicos isolados de Swinglea glutinosa, ácidos N-aril antranílicos, alcalóides acridônicos sintéticos e uma série de alcalóides 4- quinolínicos-2-substituídos. O composto considerado mais promissor foi o alcalóide acridônico AC_05, com valor IC50 de 0,5 μM e Ki 0,18 μM. Além disto, este composto AC_05 apresentou-se como um inibidor competitivo frente as duas catepsinas, estando de acordo com o modelo de interação proposto por modelagem molecular.The present work describes the search of bioactive secondary metabolites in plant species of genus Zanthoxylum and synthetic derivatives seeking specific inhibitors of cathepsins L and V. The natural products are involved in approximately 50% of all drugs marketed. Cathepsins represent a class of enzymes that has the primary function of randomly degrade proteins at lysosomes, but are also involved in different pathologies, such as, atherosclerosis, rheumatoid arthritis, osteoporosis and various cancers. This work was carried out monitoring Zanthoxylum extracts by fluorimetric assays and by Highperformance liquid chromatography (HPLC). Among the species studied, the most promising extracts were methanol and dichloromethane extracts of Zanthoxylum acuminatum, the latter being selected for isolation. The chromatographic methodology afforded the isolation of a triterpene: lupeol (1), the coumarins umbelliferone (2), heradenol (3), nordentatin (4), anisocoumarin (5), derivated of 6,7-epoxy-7-geranyloxycoumarin (6); canthinonic alkaloids 5-methoxycantin-6-one (7), 4,5-dimehoxycantin-6-ona (8); β-carboline alkaloid; 7-hydroxi-1-ethyl-β-carboline (9); and acridone alkaloid arborinine (10). All were tested at concentration of 25 mM and coumarin 5 inhibited over 50%, showing more activity and selective against cathepsin L. The value potency (IC50) of this compound was 30 μM for cathepsin L and 102 μM for cathepsin V. Furthermore, were determined the potency values, selectivity and mechanism of action acridones alkaloids isolated from Swinglea glutinosa, N-aryl anthranilic acids, synthetic acridone alkaloids and a series of alkaloids 4-quinoline-2-substituted. The most promising compound was the alkaloid acridone AC_05 with a IC50 of 0.5 μM and Ki of 0.18 μM. Moreover, the compound AC_05 presented as a competitive inhibitor against both cathepsins, which is consistent with the interaction model proposed by molecular modeling