González-Bacerio J, Méndez GY, Rivera DG, Alonso del Rivero-Antigua M, Gazarini DM, Chávez PMÁ, Carmona AK

Idioma: Ingles.
Referencias bibliográficas: 31
Paginas: 1511-1516
Archivo PDF: 656.97 Kb.

RESUMEN

Las infecciones por bacterias resistentes a los antibióticos convencionales constituyen un problema de salud mundial. Igualmente, el parásito causante de la malaria, principal enfermedad parasitaria tropical, ha desarrollado resistencia a los medicamentos tradicionales. En este sentido, las aminopeptidasas ePepN, de la bacteria Escherichia coli, y PfA-M1, del parásito Plasmodium falciparum, constituyen nuevos blancos en estas enfermedades. El objetivo de este trabajo fue la identificación de inhibidores sintéticos de ePepN y PfA-M1, con potencialidades como agentes antibacterianos y antimaláricos. Mediante dos reacciones multicomponentes de Ugi se sintetizaron dos bibliotecas de 33 peptidomiméticos basados en la bestatina y la actinonina, y se evaluaron frente a PfA-M1. Además, se sintetizaron 22 peptidomiméticos tetrazoles, los cuales se evaluaron frente a ePepN. Frente a esta enzima, se identificaron 3 tetrazoles (YTE003, YTE007 y YTE008) como inhibidores potentes y selectivos de ePepN, en comparación con la aminopeptidasa M1 porcina (APNp). El YTE003 presenta actividad antibacteriana in vitro, lo que refuerza sus potencialidades como compuesto líder en el campo de los agentes antibacterianos. Frente a PfA-M1, se identificó el compuesto KBE009 como un inhibidor potente, con actividad antimalárica in vitro, que no inhibe a la APNp a concentraciones de relevancia terapéutica, y no es citotóxico hasta 200 μmol/L frente a la línea de células humanas HUVEC. Se comprobó que el KBE009 inhibe la actividad aminopeptidasa en el parásito íntegro y aislado en el mismo orden de magnitud que su actividad antimalárica in vitro. Estas propiedades permiten considerar al peptidomimético una molécula promisoria como compuesto líder contra la malaria.

REFERENCIAS (EN ESTE ARTÍCULO)

1. Pathak A, Marothi Y, Kekre V, Mahadik K, Macaden R, Lundborg CS. High prevalence of extended spectrum b-lactamase-producing pathogens results of a surveillance study in two hospitals in Ujjain, India. Infect Drug Resist. 2012;5:65-73.

2. Greenwood BM, Bojang K, Whitty CJ, Targett GAT. Malaria. Lancet. 2005;365:1487-98.

3. Scholz T, Heyl C, Bernardi D, Zimmermann S, Kattner L, Klein CD. Chemical, biochemical and microbiological properties of a brominated nitrovinylfuran with broad-spectrum antibacterial activity. Bioorg Med Chem. 2013;21:795-804.

4. Kaman W, Hays J, Endtz H, Bikker FJ. Bacterial proteases: targets for diagnostics and therapy. Eur J Clin Microbiol Infect Dis. 2014;33:1081-7.

5. Chandu D, Nandi D. PepN is the major aminopeptidase in Escherichia coli: insights on substrate specificity and role during sodium-salicylate-induced stress. Microbiology. 2003;149:3437-47.

6. Harbut MB, Velmourougane G, Dalal S, Reiss G, Whisstock JC, Onder O, et al. Bestatin-based chemical biology strategy reveals distinct roles for malaria M1- and M17-family aminopeptidases. Proc Natl Acad Sci USA. 2011;108:13885-6.

7. Drinkwater N, Lee J, Yang W, Malcolm TR, McGowan S. M1 aminopeptidases as drug targets: broad applications or therapeutic niche? FEBS J. 2017;284:1473-88.

8. Chandu D, Kumar A, Nandi D. PepN, the major Suc-LLVY-AMC-hydrolyzing enzyme in Escherichia coli, displays functional similarity with downstream processing enzymes in Archaea and Eukarya. J Biol Chem. 2003;278:5548-56.

9. Flipo M, Beghyn T, Leroux V, Florent I, Deprez BP, Depres-Poulain RF. Novel selective inhibitors of the zinc plasmodial aminopeptidase PfA-M1 as potential antimalarial agents. J Med Chem. 2007;50:1322-34.

10. Umezawa H, Aoyagi T, Suda H, Hamada M, Takeuchi T. Bestatin, an inhibitor of aminopeptidase B, produced by actinomycetes. J Antibiot (Tokyo). 1976;29:97-9.

11. Mucha A, Drag M, Dalton JP, Kafarski P. Metallo-aminopeptidase inhibitors. Biochimie. 2010;92:1509-29.

12. Scornik O, Botbol V. Bestatin as an experimental tool in mammals. Curr Drug Metab. 2001;2:67-85.

13. Velmourougane G, Harbut MB, Dalal S, McGowan S, Oellig CA, Meinhardt N, et al. Synthesis of new (-)-bestatin-based inhibitor libraries reveals a novel binding mode in the S1 pocket of the essential malaria M1 metalloaminopeptidase. J Med Chem. 2011;54:1655-66.

14. Cano PA, Islas-Jácome A, Rangel- Serrano Á, Anaya-Velázquez F, Padilla-Vaca F, Trujillo-Esquivel E, et al. In vitro studies of chromone-tetrazoles against pathogenic protozoa, bacteria, and fungi. Molecules. 2015;20:12436-49.

15. Thormann M, Almstetter M. Method of preparation of bioisosteres of actinonin of interest as metalloproteinase inhibitors. WO 2004099124 2004 May 08.

16. Méndez Y, Pérez-Labrada K, González- Bacerio J, Valdés G, Chávez MA, Osuna J, et al. Combinatorial multicomponent access to natural-products-inspired peptidomimetics: Discovery of selective inhibitors of microbial metallo-aminopeptidases. ChemMedChem. 2014;9:2351-9.

17. González-Bacerio J, Maluf SEC, Méndez Y, Pascual I, Florent I, Melo PMS, et al. KBE009: An antimalarial bestatin-like inhibitor of the Plasmodium falciparum M1 aminopeptidase discovered in an Ugi multicomponent reaction-derived peptidomimetic library. Bioorg Med Chem. 2017;25:4628-36.

18. Méndez Y, De Armas G, Pérez I, Rojas, T, Valdés-Tresanco ME, Izquierdo M, et al. Discovery of potent and selective inhibitors of the Escherichia coli M1-aminopeptidase via multicomponent solid-phase synthesis of tetrazole-peptidomimetics. Eur J Med Chem. 2019;163:481-99.

19. González-Bacerio J, Osuna J, Ponce A, Fando R, Figarella K, Méndez Y, et al. High-level expression in Escherichia coli, purification and kinetic characterization of Plasmodium falciparum M1-aminopeptidase. Protein Expr Purif. 2014;104:103-14.

20. Larrea C. Identificación de peptidomiméticos inhibidores de la aminopeptidasa neutra M1 de Escherichia coli. Tesis de Licenciatura en Microbiología, Facultad de Biología, Universidad de La Habana, 2015.

21. Varela AC, De Armas G, Méndez Y, Izquierdo M, Alonso del Rivero M, Rivera DG, et al. Structure-activity relationship of the inhibition of M1-aminopeptidases from Escherichia coli (ePepN) and Plasmodium falciparum (PfA-M1) by bestatin-derived peptidomimetics. Rev Cub Cienc Biol. 2019;7:1-21.

22. González-Bacerio JO, Carmona AK, Gazarini ML, Chávez MA, Alonso del Rivero M. Kinetic characterization of recombinant PfAM1, a M1-aminopeptidase from Plasmodium falciparum (Aconoidasida: Plasmodiidae), using fluorogenic peptide substrates. Rev Cub Cienc Biol. 2015;4:40-8.

23. González-Bacerio J. KBE009: peptidomimético inhibidor potente y selectivo de la aminopeptidasa M1 de Plasmodium falciparum con actividad antimalárica in vitro. Tesis de Doctorado en Ciencias Biológicas, Facultad de Biología, Universidad de La Habana, 2015.

24. Addlagatta A, Gay L, Matthews BW. Structure of aminopeptidase N from Escherichia coli suggests a compartmentalized, gated active site. Proc Natl Acad Sci USA. 2006;103:13339-44.

25. McGowan S, Porter CJ, Lowther J, Stack CM, Golding SJ, Skinner-Adams TS, et al. Structural basis for the inhibition of the essential Plasmodium falciparum M1 neutral aminopeptidase. Proc Natl Acad Sci USA. 2009;106:2537-42.

26. Patch JA, Kirshenbaum K, Seurynck SL, Zuckermann RN, Barron AE. Versatile oligo(N-substituted) glycines: the many roles of peptoids in drug discovery. In: Nielsen PE. Pseudo-peptides in drug discovery. Weinheim: Wiley-VCH; 2004. p. 1-31.

27. Golich F, Han M, Crowder MW. Overexpression, purification, and characterization of aminopeptidase N from Escherichia coli. Protein Expr Purif. 2006;47:634-9. TS, Trenholme KR, Gardiner DL, Whisstock JC, et al. Fingerprinting the substrate specificity of M1 and M17 aminopeptidases of human malaria, Plasmodium falciparum. PLoS One. 2012;7:e31938.

28. Poreba M, McGowan S, Skinner-Adams TS, Trenholme KR, Gardiner DL, Whisstock JC, et al. Fingerprinting the substrate specificity of M1 and M17 aminopeptidases of human malaria, Plasmodium falciparum. PLoS One. 2012;7:e31938.

29. Allary M, Schrével J, Florent I. Properties, stage-dependent expression and localization of Plasmodium falciparum M1 family zinc-aminopeptidase. Parasitology. 2002;125:1-10.

30. Skinner-Adams TS, Peatey CL, Anderson K, Trenholme KR, Krige D, Brown CL, et al. The aminopeptidase inhibitor CHR-2863 is an orally bioavailable inhibitor of murine malaria. Antimicrob Agents Chemother. 2012;56:3244-9.

31. Skinner-Adams TS, Stack CM, Trenholme KR, Brown CL, Grembecka J, Lowther J, et al. Plasmodium falciparum neutral aminopeptidases: New targets for anti-malarials. Trends Biochem Sci. 2010;35:53-61.