Síntese de diidropirimidinonas com potencial atividade antitumoral

Abstract

As diidropirimidinonas (DHPMs) são consideradas estruturas privilegiadas, termo que caracteriza os esqueletos moleculares capazes de interagir com vários alvos biológicos. Diferentes mecanismos de ação para DHPMs com atividade citotóxica têm sido investigados. Um dos alvos amplamente estudados para este grupo de compostos, consiste na inibição da cinesina Eg5, a qual está envolvida na separação dos cromossomos duplicados durante a interfase da mitose. O monastrol foi a primeira DHPM identificada com atividade sobre a Eg5. Outro potencial alvo apontado para as DHPMs é a enzima ecto-5’-nucleotidase (ecto-5’-NT), envolvida no controle dos níveis extracelulares de adenosina, metabólito que pode atuar como um fator para o crescimento tumoral. O papel da ecto-5’-NT sobre a resistência de gliomas a antineoplásicos é reportado na literatura. Este trabalho tem como suporte recentes estudos in silico realizados pelo nosso grupo de pesquisa, os quais apontaram características estruturais de DHPMs capazes de potencializar sua interação com a ecto-5’-NT ou com a Eg5. Nesse sentido, o presente estudo teve por objetivo explorar a geração de diversidade estrutural nessa classe de heterociclos para encontrar DHPMs com potencial atividade sobre a proliferação de linhagens tumorais, atuando sobre a ecto-5’-NT ou a Eg5. Para este objetivo, foram sintetizadas 38 DHPMs com diferentes modificações estruturais, envolvendo principalmente: (i) DHPMs N1-arilas empregando diferentes compostos 1,3-dicarbonílicos na reação de Biginelli e (ii) DPHMs com modificações no anel aromático ligado ao carbono C4. Ainda tendo como alvo a inibição da ecto-5’-NT foram obtidas acil-selenoureias como produtos de simplificação molecular de DHPMs N1-arilas. Além disso, foram realizados estudos usando diferentes experimentos de RMN, HPLC e métodos in sílico para comprovar pela primeira vez a existência de atropoisomerismo nas DHPMs N1-arilas com substituintes na posição orto do anel aromático. A presença de um substituinte na posição orto do anel aromático ligado ao N1 produz limitada rotação na ligação C-N, gerando um eixo de quiralidade. As DHPMs sintetizadas LaSOM 299, LaSOM 302 e LaSOM 307 apresentaram atividade antiproliferativa superior ao monastrol nas linhagens de câncer de bexiga T24 (LaSOM 299: IC50 18,52 μM) e de glioma U138 (LaSOM 299: IC50 63,50 μM; LaSOM 302: IC50 68,03 μM; LaSOM 307: IC50 64,76 μM) e produziram fenótipo monoastral em células de glioma, indicando atividade sobre a Eg5. Estudos realizados in vivo com Caenorhabditis elegans para LaSOM 301, LaSOM 309, LaSOM 299, LaSOM 302 e LaSOM 307 mostraram que são compostos seguros e ainda, que o LaSOM 307 inibiu a produção de espécies reativas de oxigênio. Os resultados reportados aqui permitiram aumentar a diversidade química das DHPMs, explorando modificações em diferentes posições do núcleo da DHPM.

Dihydropyrimidinones (DHPMs) are privileged structures, a term that characterizes the molecular scaffolds able to interact with different biological targets. Numerous mechanisms of action for DHPMs derivatives with cytotoxic activity against cancer cell lines have been investigated. Among the potential targets widely investigated for this group of molecules is the kinesin-5 (Eg5), which is involved in the duplicated chromosomes separation during the interphases of mitosis. Monastrol was the first DHPM with an effect on Eg5. Another possible target of DHPMs is the enzyme ecto-5'-nucleotidase (ecto-5'-NT), involved in the control of extracellular adenosine levels, a metabolite that can act as a growth factor in cancer. The role of ecto-5'-NT in the resistance of gliomas against antineoplastic drugs is reported. This work has as supporting recent studies in silico performed by our research group, which showed structural features of DHPMs able to improve its interaction with the ecto-5'-NT or with the Eg5. In this context, the present study aims to explore the structural diversity of this heterocycle class to find DHPMs with biological activity on the cancer cell proliferation acting on ecto-5'-NT or Eg5. For this purpose, were synthesized 38 DHPMs with different structural modifications, involving mainly: (i) DHPMs N1-aryl substituted by using of different carbonyl compounds in the Biginelli reaction; and (ii) DHPMs with modifications in aromatic ring linked to the C4 carbon. Were obtained acyl-selenoureas as N1-aryl substituted DHPMs molecular simplification products targeting the ecto-5’-NT. Also, were performed studies using NMR, HPLC and in silico approaches aiming to demonstrate by the first time the presence of atropoisomerism in the DHPMs N1 ortho aryl-substituted. The presence of a substituent at the ortho position of aromatic ring linked to the N1, produced limited rotation in the C-N bond and a chirality axis. The N1-aryl substituted DHPMs LaSOM 299, LaSOM 302 and LaSOM 307 showed higher antiproliferative effect than monastrol in urinary bladder T24 cancer (LaSOM 299 IC50 18.52 μM) and glioma U138 (LaSOM 299 IC50 63.50 μM; LaSOM 302 IC50 68.03 μM; LaSOM 307 IC50 64.76 μM) and produced monoastral phenotype, suggesting its effect on Eg5. In vivo studies with Caenorhabditis elegans for LaSOM 301, LaSOM 309, LaSOM 299, LaSOM 302 and LaSOM 307 showed that they are safe compounds and that LaSOM 307 inhibited the production of reactive oxygen species. These novel DHPMs were safe in studies using the nematode Caenorhabditis elegans. The results reported here allowed to improve the chemical diversity in DHPMs, exploring structural modifications in different positions of this heterocycle.