Triagem virtual, avaliação in silico e in vivo de derivados de ureia, tioureia e guanidina como potenciais citocininas

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dc.contributor.advisorBispo, Marcelle de Lima Ferreira
dc.contributor.authorLeme, Bruno de Campos
dc.contributor.bancaAlbuquerque, Magaly Girão
dc.contributor.bancaOrsato, Alexandre
dc.contributor.coadvisorPerez, Carla Cristina
dc.coverage.extent98 p.
dc.coverage.spatialLondrina
dc.date.accessioned2024-08-27T19:30:46Z
dc.date.available2024-08-27T19:30:46Z
dc.date.issued2022-02-23
dc.description.abstractOs hormônios vegetais são substâncias com diversas funções fisiológicas no metabolismo das plantas. As citocininas são uma das classes de fito-hormônios conhecidas, sendo a cinetina a principal representante desta classe, atuando na ativação da divisão celular in vitro (citocineses) e em vários momentos do desenvolvimento vegetal, principalmente, em conjunto com a auxina. As citocininas são classificadas em naturais (derivados de adenina) e sintéticas (derivados de ureia). Esses últimos são o tema principal deste trabalho. Diferentes alvos biológicos podem ser estudados para a ação das citocininas, sendo que a enzima do milho responsável pela inativação molecular dos hormônios endógenos (Zea mays cytokinin oxidase/desidrogenase, ZmCKO1) e o receptor de Arabidopsis thaliana, o AHK4 são alvos moleculares conhecidos e com estruturas disponíveis no banco de dados Protein Data Bank (PDB). Conjuntos de benzoilureias (BU), benzoiltioureias (BTU) e benzoilguanidinas (BNG), previamente sintetizadas pelo LaSMMed, foram avaliadas primeiramente através de docagem molecular sobre a ZmCKO1 no processo conhecido como triagem virtual (VS). Dez substâncias foram selecionadas, seguindo para a avaliação das propriedades físico-químicas in silico e pesticide-likeness. Dois compostos foram selecionados com base na avaliação in silico: BTU54 e BNG33b, seguindo para uma avaliação de afinidade molecular com receptor AHK4 via docagem molecular e experimentos agronômicos in vivo com plantas de milho. Observou-se uma alta afinidade com os alvos moleculares nas poses previstas para BTU54 e BNG33b e modos de ligação semelhantes à cinetina e aos derivados de ureia tidiazuron (TDZ) e forclorofenuron (CPPU) sobre os alvos ZmCKO1 e AHK4, destacando-se interações com resíduos de aminoácidos-chave para o processo de reconhecimento molecular. Os ensaios agronômicos executados consistiram em germinação e desenvolvimento inicial de plantas de milho sob condições controladas, aplicando-se tratamentos com a cinetina, ácido indol-butírico (IBA, uma auxina), BTU54 e BNG33b em diferentes combinações. Após o período de desenvolvimento, as plantas foram avaliadas quanto ao comprimento dos sistemas radicular e aéreo, massa de raízes e da parte aérea, e espessura de colmo. Os resultados obtidos foram planificados e avaliados comparando-se, via teste t de Student, as médias dos parâmetros para cada tratamento. Os dados agronômicos coletados indicaram, de modo geral, que a BTU54 apresentou performance igual à cinetina, enquanto a BNG33b mostrou-se levemente inferior. Estes resultados corroboram o observado nas simulações computacionais, indicando que tais substâncias podem ser consideradas promissoras para o desenvolvimento de formulações agroquímicas focadas em estimulação de crescimento vegetal.
dc.description.abstractother1Plant hormones are biochemical molecules with several physiological functions over vegetal metabolism. Cytokinins are a group of those plant hormones, with the kinetin (KIN) as the main representant, acting on cellular division stimulation in vitro (cytokinesis) and over many specific periods of the plant development in association with auxins. Two structure types of cytokinins are known: adenine (the natural ones) and urea (synthetic) derivatives. These urea cytokinins are the central subject of this research work. Different biological targets for cytokinin action were studied over the years, including the inactivation enzyme from Zea mays plant (Zea Mays Cytokinin oxidase/dehydrogenase, ZmCKO1) and the bioreceptor from Arabidopsis thaliana, AHK4, which present available molecular structures on the PDB database. Previously synthesized groups of benzoylureas (BU), benzoylthioureas (BTU), and benzoylguanidines (BNG) were evaluated initially by molecular docking over ZmCKO1, applying the virtual screening (VS) technique. Ten substances were selected on VS, followed by an in silico prediction of physical-chemical properties and pesticide-likeness assessment, selecting two molecules mainly based on water solubility profile: BTU54 and BNG33b. Then, molecular docking was performed over AHK with the selected ones, observing similar interactions between ligand and AHK4 active sites compared to kinetin and urea derivatives TDZ and CPPU. BTU54 and BNG33b were tested in agronomical experiments comparing with kinetin, specifically, germination and initial development phase of Zea mays over-controlled conditions, associated (or not) with an auxin, the indol butyric acid (IBA). After the germination and development period, some aspects of the plants were evaluated: roots and aerial length, mass of roots and aerial system, and culm thickness. Results were evaluated, and means of the treatments compared applying significance test with p<0,05 (t-test of Student), data obtained pointed out, in a general way, that BTU54 performed as kinetin, while BNG33b presented inferior results of plant development. These results corroborated the data obtained in molecular docking analysis previously performed, pointing out that those substances are promising to be applied in agrochemical formulations focused on vegetal growth stimulation.
dc.identifier.urihttps://repositorio.uel.br/handle/123456789/17316
dc.language.isopor
dc.relation.departamentCCE - Departamento de Química
dc.relation.institutionnameUniversidade Estadual de Londrina - UEL
dc.relation.ppgnamePrograma de Pós-Graduação em Química
dc.subjectHormônios vegetais
dc.subjectDocagem molecular
dc.subjectCinetina
dc.subjectZmCKO1
dc.subjectAHK4
dc.subjectQuímica
dc.subjectCitocininas
dc.subject.capesCiências Exatas e da Terra - Química
dc.subject.keywordsPlant hormones
dc.subject.keywordsMolecular docking
dc.subject.keywordsKinetin
dc.subject.keywordsZmCKO1
dc.subject.keywordsAHK4
dc.subject.keywordsChemistry
dc.subject.keywordsCytokinins
dc.titleTriagem virtual, avaliação in silico e in vivo de derivados de ureia, tioureia e guanidina como potenciais citocininas
dc.title.alternativeVirtual screening, in silico and in vivo evaluation of urea, thiourea and guanidine derivatives as potential cytokinins
dc.typeDissertação
dcterms.educationLevelMestrado Acadêmico
dcterms.provenanceCentro de Ciências Exatas

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