Arquitetura molecular de derivados Benzotiadiazolas para a marcação de mitocôndrias

Abstract

O uso de sondas fluorescentes em citologia é fundamental para o acompanhamento e monitoramento de moléculas, biomoléculas e organelas durante os processos metabólicos relacionados a vida e a morte celular. Existem diversos marcadores comerciais voltados para essa finalidade, no entanto esses marcadores apresentam uma série de desvantagens específicas que dificultam o seu uso. Em busca de soluções para esses problemas, novos compostos são sintetizados e testados como potenciais marcadores celulares. O núcleo 2,1,3-benzotiadiazola (BTD) apresenta uma série de características desejáveis para a síntese de compostos fluorescentes com potencial atividade biológica. Neste trabalho, uma série de moléculas derivadas do núcleo BTD foram sintetizadas e testadas em experimentos de imageamento celular. As estruturas dessas moléculas foram planejadas de forma que a relação da arquitetura molecular de um composto e sua seletividade dentro da célula pudesse ser melhor compreendida. Os resultados obtidos com as primeiras moléculas testadas levou a conclusões que proporcionaram a formulação de uma última estrutura, (4-(4-metoxifenil)-7-(etinil-2-piridina)-2,1,3-benzotiadiazola), que apresentou elevada seletividade por mitocôndrias. Os compostos foram devidamente caracterizados e tiveram suas estruturas determinadas por difração de raios-X. Suas propriedades fotofísicas e comportamentos solvatocrômicos foram investigados. Cálculos teóricos foram realizados para que a distribuição de seus orbitais e densidade de carga fossem determinados. Cálculos de docking molecular foram realizados para a investigação do sítio de interação dessas moléculas com as biomoléculas presentes nas mitocôndrias. ________________________________________________________________________________ ABSTRACT

Fluorescent probes possess a pivotal role in cytology as they are essential for tracking molecules, biomolecules and organelles during the cell-cycle. There are several commercial probes used for these tasks. However, these probes presents several drawbacks that makes their effectiveness laborious. A series of novel compounds has been synthesized and tested as potential probes to overcome these problems. The 2, 1, 3-benzothiadiazole core shows a plethora of desirable characteristics for the synthesis of fluorescent compounds that could be used as potential cell probes. In this work, a series of new BTD derivatives has been synthesized and tested in cell imaging experiments. The structure of these new compounds were planned to elucidate the relationship between the molecular architecture and the selectivity inside the cells. The first compounds tested brought interesting results that were used in order to rationalize a new structure, 4-(4-methoxyphenyl)-7-(pyridin-2-ylethynyl)-2,1,3-benzothiadiazole, that presented high selectivity for mitochondria. These new compounds were fully characterized and three of the four novel molecules had their structures determined by X-ray diffraction. Their photophysics properties and solvatochromic effects were also investigated. Theoretical calculations were performed to elucidate the orbital diagrams and maps of electron density. Molecular docking was also performed to localize the binding spots of these new compounds.