Estudo da interação de novos compostos potencialmente antitumorais com proteínas e membranas biológicas

Abstract

Os lipossomas de tamanho nanométrico encontram-se entre os desenvolvimentos tecnológicos para entrega de fármacos quimioterapêuticos e, potencialmente, esta técnica poderá superar problemas no tratamento do cancro como a solubilidade dos fármacos, a farmacocinética, a estabilidade e a toxicidade. Neste trabalho, as propriedades fotofísicas de quatro novos compostos fluorescentes potencialmente antitumorais, um derivado de tieno[3,2- b]piridina (composto A3), e três diheteroarilaminas (compostos 474D, 480D e 481D), foram estudadas em solução, quando incorporados em lipossomas e na presença de duas proteínas, a albumina do soro bovino (BSA) e uma proteína membranar do tipo “multidrug resistance” (MDR1). Os compostos apresentam rendimentos quânticos de fluorescência razoáveis (6%≤F≤77%), e exibem um desvio para o vermelho na emissão com o aumento da polaridade do solvente. Contudo, os compostos não fluorescem em solventes próticos. Quando incorporados em lipossomas, todos os compostos apresentam fluorescência razoável, indicando que podem ser transportados na membrana do lipossoma. Em geral, as medidas de anisotropia de fluorescência mostram uma diminuição no seu valor quando os lípidos se encontram acima da temperatura de transição de fase ou quando se adiciona colesterol (Ch), indicando que este fará aumentar a fluidez da membrana. No entanto, no caso da mistura de lípidos DPPC:Ch, a anisotropia aumenta à temperatura mais alta, podendo indicar que ocorre uma relocalização do composto numa região menos fluida ou uma diminuição da fluidez das membranas de DPPC provocada pelo colesterol. Estudou-se a interação entre o composto A3 e as proteínas BSA e MDR1, por transferência de energia não radiativa (FRET) entre os aminoácidos das proteínas (doadores) e o composto (aceitante). Foi possível concluir que, no caso da BSA, a interação é maior quando a proteína se encontra na conformação mais enrolada (forma N). Comparando as duas proteínas, a interação parece ser mais fraca com a MDR1. Estes resultados podem ser importantes para aplicações futuras de libertação controlada destes compostos potencialmente antitumorais, utilizando lipossomas como transportadores. São também promissores para uma futura utilização do composto A3 como fármaco antitumoral, uma vez que, sendo menor a sua interação com a proteína de tipo “multidrug resistance”, não será de esperar que seja amplamente transportado para fora da célula por proteínas desta classe.

The nanosized liposomes are amongst the technological developments for delivery of chemotherapeutic drugs and potentially, this technique will overcome some problems in treating cancer, such as solubility, pharmacokinetics, stability and toxicity. In this work, the photophysical properties of four new fluorescent potential antitumor compounds, a thieno[3,2-b]pyridine derivative (compound A3) and three diheteroarylamines (compounds 474D, 480D and 481D), were studied in solution, when incorporated in liposomes, and interacting with two proteins, bovine serum albumin (BSA) and a multidrug resistance membrane protein (MDR1). The compounds exhibit reasonable fluorescence quantum yields (6%≤F≤ 77%) and a red shift in emission with increasing solvent polarity. However, the compounds are not fluorescent in protic solvents. When incorporated in liposomes, all compounds exhibit reasonable fluorescence emission, indicating that they can be transported in the membrane region of the liposome. Fluorescence anisotropy measurements show a decrease in anisotropy when the lipids are above the phase transition temperature and in the presence of cholesterol (Ch), indicating that Ch can promote an increase in membrane fluidity. However, for the DPPC:Ch lipid mixture, the anisotropy is higher at increasing temperature, which may indicate a relocation of compounds in a less fluid region of the membrane or a decrease in fluidity of DPPC membranes induced by cholesterol. The interaction between compound A3 and the proteins BSA and MDR1 was studied by resonance energy transfer (FRET) from the protein amino acids (donors) to the compound (acceptor). It was possible to conclude that, for BSA, the interaction is larger when the protein is in the compact normal conformation (N form). Comparing both proteins, the compound interaction with MDR1 seems to be weaker. These results may be important for future applications of controlled drug delivery of these potential antitumor compounds using liposomes as carriers. The results are also promising for the future use of compound A3 as an antitumor drug, since, as its interaction with multidrug resistance protein is weaker, it is not expected that the compound is widely transported out of the cell by this type of proteins.