dissertação

Processos de biotransformação oxidativa de pesticidas organofosfotioatos e inibição da acetilcolinesterase: cálculos de interação e mecanismo de reação

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Resumo

Os agroquímicos possuem propriedades letais, capazes de controlar ou eliminar um organismo vivo, ou seja, bloqueiam os processos metabólicos vitais do organismo. Causam sérios problemas à saúde humana, pois são altamente tóxicos. Os pesticidas mais utilizados e considerados tóxicos são conhecidos como organofosfotioatos (OF/P=S) em sua forma comercializada e organofosforados (OF/P=O) em sua forma ativa. Esses compostos têm sido motivo de estudos sobre seu metabolismo e toxicologia. Segundo pesquisas realizadas, a toxicidade desses pesticidas é aumentada quando ocorrem reações de dessulfuração metabólica oxidativa, onde os OF/P=S são transformados em OF/P=O. Essa toxicidade se deve à capacidade dos OF/P=O de inibir a enzima acetilcolinesterase humana (HssAChE). Baseado nesse contexto, o objetivo deste trabalho foi estudar a biotransformação oxidativa dos pesticidas OF/P=S e a inibição da enzima HssAChE pelos OF/P=S e OF/P=O utilizando a técnica de docking molecular e cálculos de QM/MM. Os resultados teóricos obtidos mostraram que no processo de biotransformação oxidativa, o paration é o composto com maior capacidade de transformar de OF/P=S para OF/P=O, formando assim o metabólito ativo paraoxon. Na inibição da enzima HssAChE pelos OF/P=S e OF/P=O, os resultados mostraram que de todos os compostos investigados, aqueles com maior atividade inibitória são o paration, paraoxon, malation, diazoxon, clorpirifós e ometoato. Este estudo foi essencial devido à falta de informações na literatura sobre o processo de biotransformação oxidativa de pesticidas OF/P=S, bem como a capacidade desses compostos de inibir a enzima HssAChE. Com este estudo foi possível observar que, na biotransformação oxidativa, o clorpirifós e o paration possuem maiores capacidades de se transformar em seus metabólitos ativos e na inibição da enzima HssAChE, foi possível observar que nem todos os OF/P=O são os que têm maiores capacidades de inibir a enzima HssAChE.

Abstract

Agrochemicals have lethal properties capable of controlling or eliminating a living organism, that is, they block the organisms' vital metabolic processes. They cause serious problems for human health, as they are highly toxic. The most used pesticides that are considered toxic are known as organophosphothioates (OP/P=S) in their commercialized form and organophosphates (OP/P=O) in their active form. These compounds have been the subject of studies on their metabolism and toxicology. According to research carried out, the toxicity of these pesticides is increased when oxidative metabolic desulfurization reactions occur, where the OP/P=S are transformed into OP/P=O. This toxicity is due to the ability of OP/P=O species to inhibit the human acetylcholinesterase enzyme (HssAChE). Based on this context, the objective of this work was to study the oxidative biotransformation of OP/P=S pesticides and the inhibition of the HssAChE enzyme by OP/P=S and OP/P=O using the molecular docking technique and QM/MM calculations. The theoretical results obtained showed that in the oxidative biotransformation process, parathion is the compound with the greatest ability to transform OF/P=S into OP/P=O, thus forming the active paraoxon metabolite. In the HssAChE enzyme inhibition by OP/P=S and OP/P=O, our results showed that of all the compounds investigated, those with the highest inhibitory activities are parathion, paraoxon, malathion, diazoxon, chlorpyrifos and omethoate. This study was essential due to the lack of information in the literature about the oxidative biotransformation process of OP/P=S pesticides, as well as the ability of these compounds to inhibit HssAChE enzyme. With this study, it was possible to observe that, in the oxidative biotransformation, chlorpyrifos and parathion have greater capacities to transform into their active metabolites and in the inhibition of the HssAChE enzyme, it was possible to observe that not all OP/P=O are the ones with the highest abilities to inhibit the HssAChE enzyme.

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MILITANI, I. A. Processos de biotransformação oxidativa de pesticidas organofosfotioatos e inibição da acetilcolinesterase: cálculos de interação e mecanismo de reação. 2023. 62 p. Dissertação (Mestrado em Agroquímica)–Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2023.

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