| Abstract: | The world impact of cancer is increasing through the years and only a few decades ago it was classified as a worldwide public health problem. Cancer cells display many biochemical and biological peculiarities and the research for new drugs to treat or improve the quality of patient life justify the design of compounds with defined molecular targets to affect biochemical pathways of the tumor. The pyrimidine salvage pathway is one of the cellular pathways that have interesting molecular targets for drug design. The human uridine phosphorylase 1 (hUP1) is a key enzyme of pyrimidine salvage and is responsible for the reversible phosphorolysis of uridine to uracil and ribose-1-phosphate in presence of inorganic phosphate. Uridine is proposed to be a biochemical modulator to counteract the host toxicity caused by chemotherapy with 5-fluorouracil (5-FU).Kinetic characterization data were the starting point for hUP1 inhibitors planning. This work describes synthesis, kinetic and thermodynamic characterization of new compounds; also, results from eukaryotic cell cultured analysis and animal models supported the selection of the most promising compound. From the lead molecule, presenting inhibition values in nanomolar range, chemical replacement experiments were performed in specific spots of the molecule, leading to derived compounds with improved affinity profile. By kinetic characterization and thermodynamic discrimination profile the most potent inhibitors were characterized as competitive and uncompetitve inhibitors towards hUP1 natural substrates uridine and inorganic phosphate, respectively, showing its abilities to form a noncatalytic ternary complex. The cell cultured assessment with our lead compound showed the improved capacity of the compound to boost the sensibility of tumor cells to 5-FU treatment, with no significant influence on normal cells. Likewise, in murine model of mucositis, our data suggest that the lead compound maybe efficient to intestinal mucosa protection and to inhibit the hUP1 enzyme-mediated increase in the uridine plasma levels. Thus, the results presented here strengthen the interest for hUP1 inhibitors and for the uridine use as a biochemical modulator of side effects observed during fluoropyrimidines chemotherapy.
O impacto do câncer no mundo vem crescendo ao longo dos anos e há algumas décadas foi classificado como um problema de saúde pública mundial. A busca por novos fármacos para o tratamento e para a melhora da qualidade de vida dos pacientes visa o desenho de fármacos com alvos moleculares definidos, a fim de atingir rotas metabólicas do tumor. Dentre as rotas celulares, a via de salvamento de pirimidinas apresenta alvos moleculares interessantes para o desenho de possíveis novos fármacos quimioterápicos. A enzima humana uridina fosforilase 1 (hUP1) é uma das enzimas-chave dessa via, sendo responsável pelo controle da concentração homeostática da uridina, através da fosforólise reversível de uridina à uracil e ribose-1-fosfato na presença de fosfato inorgânico.A uridina tem sido proposta como um modulador para auxiliar na diminuição dos efeitos adversos gerados durante o tratamento com 5-fluorouracil (5-FU). Os dados da caracterização cinética foram utilizados como ponto de partida para o planejamento de novos inibidores da hUP1. Este trabalho descreve a síntese desses novos compostos, assim como a caracterização cinética e termodinâmica; análise em cultura de células eucarióticas e experimentos em roedores também auxiliaram na seleção de um composto promissor. A partir do composto líder, com valores de inibição na faixa de nanomolar, derivatizações químicas foram realizadas em locais específicos da molécula e a obtenção de compostos com afinidades aprimoradas foi confirmada.A partir da caracterização cinética e termodinâmica, determinamos que os melhores inibidores atuam como inibidores competitivos e incompetitivos em relação aos substratos naturais da hUP1, uridina e fosfato inorgânico, respectivamente, revelando a capacidade desses em formar um complexo ternário não catalítico. O ensaio em cultura de células com a molécula líder revelou que o composto é capaz de elevar a sensibilidade de células tumorais ao 5-FU, não exercendo, entretanto, nenhuma influência sobre células normais. Do mesmo modo, no modelo de mucosite intestinal em ratos, o composto apresentou resultados promissores, revelando uma possível proteção da mucosa intestinal, que pode se dar através da elevação da concentração de uridina no plasma. Assim, os resultados aqui apresentados reforçam o interesse na busca de inibidores da enzima hUP1 e na estratégia do uso da uridina como um modulador bioquímico dos efeitos adversos gerados durante a quimioterapia com fluoropirimidinas. |
