A Novel Hybrid of Chloroquine and Primaquine Linked by Gold(I): Multitarget and Multiphase Antiplasmodial Agent.
Antimalarials
/ chemistry
Chloroquine
/ chemistry
Dose-Response Relationship, Drug
Gold
/ chemistry
Humans
Malaria
/ drug therapy
Molecular Structure
Parasitic Sensitivity Tests
Plasmodium berghei
/ drug effects
Plasmodium falciparum
/ drug effects
Primaquine
/ chemistry
Structure-Activity Relationship
DNA
chloroquine
gold
heme
malaria
primaquine
Journal
ChemMedChem
ISSN: 1860-7187
Titre abrégé: ChemMedChem
Pays: Germany
ID NLM: 101259013
Informations de publication
Date de publication:
17 02 2021
17 02 2021
Historique:
received:
25
08
2020
revised:
02
11
2020
pubmed:
25
11
2020
medline:
4
11
2021
entrez:
24
11
2020
Statut:
ppublish
Résumé
Plasmodium parasites kill 435 000 people around the world every year due to unavailable vaccines, a limited arsenal of antimalarial drugs, delayed treatment, and the reduced clinical effectiveness of current practices caused by drug resistance. Therefore, there is an urgent need to discover and develop new antiplasmodial candidates. In this work, we present a novel strategy to develop a multitarget metallic hybrid antimalarial agent with possible dual efficacy in both sexual and asexual erythrocytic stages. A hybrid of antimalarial drugs (chloroquine and primaquine) linked by gold(I) was synthesized and characterized by spectroscopic and analytical techniques. The CQPQ-gold(I) hybrid molecule affects essential parasite targets, it inhibits β-hematin formation and interacts moderately with the DNA minor groove. Its interaction with PfTrxR was also examined in computational modeling studies. The CQPQ-gold(I) hybrid displayed an excellent in vitro antimalarial activity against the blood-stage of Plasmodium falciparum and liver-stage of Plasmodium berghei and efficacy in vivo against P. berghei, thereby demonstrating its multiple-stage antiplasmodial activity. This metallic hybrid is a promising chemotherapeutic agent that could act in the treatment, prevention, and transmission of malaria.
Identifiants
pubmed: 33231370
doi: 10.1002/cmdc.202000653
doi:
Substances chimiques
Antimalarials
0
Gold
7440-57-5
Chloroquine
886U3H6UFF
Primaquine
MVR3634GX1
Types de publication
Journal Article
Research Support, Non-U.S. Gov't
Langues
eng
Sous-ensembles de citation
IM
Pagination
662-678Subventions
Organisme : CAPES
ID : 23038.006713/2013-88
Organisme : CNPq
ID : 305732/2019-6
Organisme : FAPES
ID : APP0088/2016
Informations de copyright
© 2020 Wiley-VCH GmbH.
Références
World Health Organization (WHO), Malaria. March 2020. Accessed on 28.3.2020. https://www.who.int/malaria/en/.
Y. Bansal, O. Silakari, Eur. J. Med. Chem. 2014, 76, 31-42.
M. Ouji, J.-M. Augereau, L. Paloque, F. Benoit-Vical, Parasite 2018, 25, 24.
A. Çapcı, M. M. Lorion, H. Wang, N. Simon, M. Leidenberger, M. C. B. Silva, D. R. M. Moreira, Y. Zhu, Y. Meng, J. Y. Chen, Y. M. Lee, F. Oliver, B. Kappes, J. Wang, L. Ackermann, S. B. Tsogoeva, Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58, 13066-13079.
M. Lödige, L. Hiersch, Int. J. Med. Chem. 2015, 2015, 1-23.
R. Oliveira, D. Miranda, J. Magalhães, R. Capela, M. J. Perry, P. M. O. Neill, R. Moreira, F. Lopes, Bioorg. Med. Chem. 2015, 23, 5120-5130.
F. Bellot, F. Coslédan, L. Vendier, J. Brocard, B. Meunier, A. Robert, J. Med. Chem. 2010, 53, 4103-4109.
K. N. Olafson, M. A. Ketchum, J. D. Rimer, P. G. Vekilov, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2015, 112, 4946-4951.
J. G. Woodland, R. Hunter, P. J. Smith, T. J. Egan, ACS Chem. Biol. 2018, 13, 2939-2948.
M. Navarro, W. Castro, C. Biot, Organometallics 2012, 31, 5715-5727.
D. W. Wilson, C. Langer, C. D. Goodman, G. I. McFadden, J. G. Beeson, Antimicrob. Agents Chemother. 2013, 57, 1455-1467.
I. Sutanto, S. Suprijanto, A. Kosasih, M. S. Dahlan, D. Syafruddin, R. Kusriastuti, W. A. Hawley, N. F. Lobo, F. O. Ter Kuile, Clin. Infect. Dis. 2013, 56, 685-693.
G. Camarda, P. Jirawatcharadech, R. S. Priestley, A. Saif, S. March, M. H. L. Wong, S. Leung, A. B. Miller, D. A. Baker, P. Alano, M. J. I. Paine, S. N. Bhatia, P. M. O′Neil, S. A. Ward, G. A. Biagini, Nat. Commun. 2019, 10, 3226.
A. R. Sannella, A. Casini, C. Gabbiani, L. Messori, A. R. Bilia, F. F. Vincieri, G. Majori, C. Severini, FEBS Lett. 2008, 582, 844-847.
M. Navarro, F. Vásquez, R. A. Sánchez-Delgado, H. Pérez, V. Sinou, J. Schrével, J. Med. Chem. 2004, 47, 5204-5209.
M. Navarro, W. Castro, M. Madamet, R. Amalvict, N. Benoit, B. Pradines, Malar. J. 2014, 13, 1-8.
M. Navarro, H. Perez, R. A. Sanchez-Delgado J. Med. Chem. 1997, 40, 1937-1939.
A. Ssemaganda, L. M. Low, K. R. Verhoeft, M. Wambuzi, B. Kawoozo, S. B. Nabasumba, J. Mpendo, B. S. Bagaya, N. Kiwanuka, D. I. Stanisic, S. J. Berners-Price, M. F. Good, Metallomics 2018, 10, 444-454.
M. Navarro, W. Castro, S. González, M. J. Abad, P. Taylor, J. Mex. Chem. Soc. 2013, 57, 220-229.
A. Garcia, R. C. Machado, R. M. Grazul, M. T. P. Lopes, C. C. Corrêa, H. F. Dos Santos, M. V. De Almeida, H. Silva, J. Biol. Inorg. Chem. 2016, 21, 275-292.
A. Caroli, S. Simeoni, R. Lepore, Biochem. Biophys. Res. Commun. 2012, 417, 576-581.
K. Fritz-Wolf, E. Jortzik, M. Stumpf, J. Preuss, R. Iozef, S. Rahlfs, K. Becker, J. Mol. Biol. 2013, 425, 3446-3460.
J. L. Medina-Franco, M. A. Giulianotti, G. S. Welmaker, R. A. Houghten, Drug Discovery Today 2013, 18, 495-501.
M. Navarro, W. Castro, A. Martínez, R. A. Martínez, J. Inorg. Biochem. 2011, 105, 276-282.
M. Navarro, W. Castro, S. González, M. J. Abad, P. Taylor, J. Mex. Chem. Soc. 2013, 57, 220-229.
J. D. S. Chaves, J. L. Damasceno, M. C. F. Paula, P. F. De Oliveira, G. C. Azevedo, R. C. Matos, M. C. S. Lourenço, D. C. Tavares, H. Silva, A. P. S. Fontes, M. V. De Almeida, BioMetals 2015, 28, 845-860.
L. Glans, A. Ehnbom, C. De Kock, A. Martínez, J. Estrada, P. J. Smith, M. Haukka, R. A. Sánchez-Delgado, E. Nordlander, Dalton Trans. 2012, 41, 2764-2773.
W. I. Sundquist, D. P. Bancroft, S. J. Lippard, J. Am. Chem. Soc. 1990, 112, 1590-1596.
R. M. Silverstein, M. Webster, D. J. Kiemle, Spectrometric Identification of Organic Compounds, 7th ed., Wiley, 2005, pp. 319.
M. K. Nazeeruddin, S. M. Zakeeruddin, R. Humphry-Baker, R. Humphry-Baker, S. I. Gorelsky, A. B. P. Lever, M. Gratzel, Coord. Chem. Rev. 2000, 208, 213-225.
V. A. Bloomfield, M. D. Crothers, I. Tinoco, Physical Chemistry of Nucleic Acids, 3rd ed., Harper & Row, 1974, pp. 517.
C. S. K. Rajapakse, A. Martínez, B. Naoulou, A. A. Jarzecki, L. Suárez, C. Deregnaucourt, V. Sinou, J. Schrével, E. Musi, G. Ambrosini, G. K. Schwartz, R. A. Sánchez-Delgado, Inorg. Chem. 2009, 48, 1122-1131.
C. Biot, W. Castro, C. Y. Botté, M. Navarro, Dalton Trans. 2012, 41, 6335-6349.
A. G. Quiroga, J. M. Pérez, E. I. Montero, J. R. Masaguer, C. Alonso, C. Navarro-Ranninger, J. Inorg. Biochem. 1998, 70, 117-123.
G. Ibrahim, G. M. Bouet, I. H. Hall, M. A. Khan, J. Inorg. Biochem. 2000, 81, 29-34.
R. W. Y. Sun, A. L. F. Chow, X. H. Li, J. J. Yan, S. S. Y. Chui, C. M. Che, Cells. Chem. Sci. 2011, 2, 728-736.
A. Kellett, Z. Molphy, C. Slator, V. McKee, N. P. Farrell, Chem. Soc. Rev. 2019, 48, 971-988.
L. Colina-Vegas, W. Villarreal, M. Navarro, C. R. De Oliveira, A. E. Graminha, P. I. D. S. Maia, V. M. Deflon, A. G. Ferreira, M. R. Cominetti, A. A. Batista, J. Inorg. Biochem. 2015, 153, 150-161.
C. R. Brodie, J. G. Collins, J. R. Aldrich-Wright, Dalton 2004, 21, 1145-1152.
J.-B. Lepecq, C. A. Paoletti, J. Mol. Biol. 1967, 27, 87-106.
J. R. Lakowicz, Principles of Fluorescence Spectroscopy, 3rd., Springer, 2006.
D. Ajloo, M. E. Moghadam, K. Ghadimi, M. Ghadamgahi, A. A. Saboury, A. Divsalar, M. Sheikhmohammadi, K. Yousefi, Inorg. Chim. Acta 2015, 430, 144-160.
M. Zampakou, M. Akrivou, E. G. Andreadou, C. P. Raptopoulou, V. Psycharis, A. A. Pantazaki, G. Psomas, J. Inorg. Biochem. 2013, 121, 88-99.
A. Zianna, G. Psomas, A. Hatzidimitriou, E. Coutouli-Argyropoulou, M. Lalia-Kantouri, J. Inorg. Biochem. 2013, 127, 116-126.
A. Banerjee, J. Singh, D. Dasgupta, J. Fluoresc. 2013, 23, 745-752.
J. M. Fortune, N. Osheroff, J. Biol. Chem. 1998, 273, 17643-17650.
I. Mitra, S. Mukherjee, V. P. Reddy, B. S. Dasgupta, J. C. Bose, K. S. Mukherjee, W. Linert, S. C. Moi, RSC Adv. 2016, 6, 76600-76613..
A. Prisecaru, Z. Molphy, R. G. Kipping, E. J. Peterson, Y. Qu, Nucleic Acids Res. 2014, 42, 13474-13487.
S. Pagola, P. W. Stephens, D. S. Bohle, A. D. Kosar, S. K. Madsen, Nature 2000, 404, 307-310.
T. J. Egan, D. C. Ross, P. A. Adams, FEBS Lett. 1994, 352, 54-57.
T. J. Egan, W. W. Mavuso, K. K. Ncokazi, Biochemistry 2001, 40, 204-213.
T. J. Egan, J. Inorg. Biochem. 2006, 100, 916-926.
A. Martínez, C. S. K. Rajapakse, D. Jalloh, C. Dautriche, R. A. Sánchez-Delgado, J. Biol. Inorg. Chem. 2009, 14, 863-871.
M. N. Wenzel, A. F. Móska, V. Graziani, B. Aikman, S. R. Thomas, A. De Almeida, J. A. Platts, N. Re, C. Coletti, A. Marrone, G. Soveral, A. Cassini, Inorg. Chem. 2019, 58, 2140-2148.
A. Martínez, C. S. K. Rajapakse, B. Naoulou, Y. Kopkalli, L. Davenport, R. A. Sánchez-Delgado, J. Biol. Inorg. Chem. 2008, 13, 703-712.
L. Aguiar, M. Machado, M. Sanches-Vaz, M. Prudêncio, N. Vale, P. Gomes, MedChemComm 2019, 10, 221-226.
G. W. Birrell, M. Chavchich, A. L. Ager, H. M. Shieh, G. D. Heffernan, W. Zhao, P. E. Krasucki, K. W. Saionz, J. Terpinski, G. A. Schiehser, L. R. Jacobus, G. D. Shanks, L. R. Jacobus, M. D. Edstein, Antimicrob. Agents Chemother. 2015, 59, 170-177.
L. M. Sanz, B. Crespo, C. De-Cózar, X. C. Ding, J. L. Llergo, J. N. Burrows, J. F. García-Bustos, F. J. Gamo, PLoS One 2012, 7, e30949.
D. F. Shriver, M. A. Dredzon, The Manipulation of Air-Sensitive Compounds, 2nd ed., Wiley, 1986.
D. B. G. Williams, M. Lawton, J. Org. Chem. 2010, 75, 8351-8354.
R. A. Sánchez-Delgado, M. Navarro, H. Pérez, J. A. Urbina, J. Med. Chem. 1996, 39, 1095-1099.
R. Uson, A. Laguna, M. Laguna, D. A. Briggs, H. H. Murray, J. P. Fackler, Inorg. Synth. 1989, 26, 85-91.
G. Scatchard, Ann. N. Y. Acad. Sci. 1949, 51, 660-672.
A. J. Geall, I. S. Blagbrough, J. Pharm. Biomed. Anal. 2000, 22, 849-859.
T. J. Egan, W. W. Mavuso, D. C. Ross, H. M. Marques, J. Inorg. Biochem. 1997, 68, 137-145.
T. S. Macedo, W. Villarreal, C. C. Couto, D. R. M. Moreira, M. Navarro, M. Machado, M. Prudêncio, A. A. Batista, M. B. P. Soares, Metallomics 2017, 9, 1548-1561.
T. S. Macedo, L. Colina-Vegas, M. Da Paixão, M. Navarro, B. C. Barreto, P. C. M. Oliveira, S. G. Macambira, M. Machado, M. Prudêncio, S. D'Alessandro, N. Basilico, D. R. M. Moreira, A. A. Batista, M. B. P. Soares, Parasitology 2016, 143, 1543-1556.
J. N. Domínguez, C. León, J. Rodrigues, N. G. De Domínguez, J. Gut, P. J. Rosenthal, Farmaco 2005, 60, 307-311.
H. F. Dos Santos, D. Paschoal, J. V. Burda, Chem. Phys. Lett. 2012, 548, 64-70.
H. F. Dos Santos, D. Paschaol, J. V. Burda, J. Phys. Chem. A. 2012, 116, 11015-11024.
H. F. Dos Santos, Comput. Theor. Chem. 2014, 1048, 95-101.
H. F. Dos Santos, M. A. Vieira, G. Y. Sánchez Delgado, D. Paschoal, J. Phys. Chem. A 2016, 120, 2250-2259.
G. Y. Sánchez Delgado, D. Paschoal, H. F. Dos Santos, Comput. Theor. Chem. 2017, 1108, 86-92.
G. Y. S. Delgado, D. Paschoal, H. F. Dos Santos, J. Biol. Inorg. Chem. 2018, 23, 1283-1293.
G. Y. S. Delgado, D. Paschoal, M. A. L. De Oliveira, H. F. Dos Santos, J. Inorg. Biochem. 2019, 200, 110804.
J. M. Seminario, Int. J. Quantum Chem. Quantum Chem. Symp. 1996, 30, 1271-1277.
S. Zheng, Q. Tang, J. He, S. Du, S. Xu, C. Wang, Y. Xu, F. Lin, J. Chem. Inf. Model. 2016, 56, 811-818.
M. Frisch, G. W. Trucks, H. Schlegel, G. Scuseria, M. Robb, J. Cheeseman, G. Scalmani, V. Barone, B. Mennucci, G. A. Petersson, H. Nakatsuji, M. Caricato, X. Li, H. P. Hratchian, A. F. Izmaylov, J. Bloino, G. Zheng, J. L. Sonnerberg, M. Hada, M. Ehara, K. Toyota, R. Fukuda, J. Hasegawa, M. Ishida, T. Nakajima, Y. Honda, O. Kitao, H. Nakai, T. Vreven, J. A. Montgomery, J. E. Peralta, F. Ogliaro, M. Bearpark, J. J. Heyd, E. Brothers, K. N. Kudin, V. N. Staroverov, R. Kobayashi, J. Normand, K. Raghavachari, A. Rendell, J. C. Burant, S. S. Iyengar, J. Tomasi, M. Cossi, N. Rega, J. M. Millam, M. Klene, J. E. Knox, J. B. Cross, V. Bakken, C. Adamo, J. Jaramillo, R. Gomperts, R. E. Stratmann, O. Yazyev, A. J. Austin, R. Cammi, C. Pomelli, J. W. Ochterski, R. L. Martin, K. Morokuma, V. G. Zakrzewski, G. A. Voth, P. Salvador, J. J. Dannenberg, S. Dapprich, A. D. Daniels, Ö. Farkas, J. B. Foresman, J. V. Ortiz, J. Cioslowski, D. J. Fox, Gaussian 09; Gaussiann Inc.: Wallingford, CT, 2009.
T. T. Tavares, G. C. Azevedo, A. Garcia, A. G. Carpanez, P. M. Lewer, D. Paschoal, B. L. Müller, H. F. Dos Santos, R. C. Matos, H. Silva, R. M. Grazul, A. P. S. Fontes, Polyhedron 2017, 132, 95-104.
M. L. Verdonk, J. C. Cole, M. J. Hartshorn, C. W. Murray, R. D. Taylor, Proteins Struct. Funct. Genet. 2003, 52, 609-623.
O. Korb, T. Stu, T. E. Exner, J. Chem. Inf. Model. 2009, 49, 84-96.
H. R. Drew, R. M. Wing, T. Takano, C. Broka, S. Tanaka, K. Itakura, R. E. Dickerson, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 1981, 78, 2179-2183.
J. Wang, R. M. Wolf, J. W. Caldwell, P. A. Kollman, D. A. Case, J. Comput. Chem. 2004, 25, 1157-1174.
J. F. Lopes, V. S. A. Menezes, H. A. Duarte, W. R. Rocha, W. B. De Almeida, H. F. Dos Santos, J. Phys. Chem. B. 2006, 110, 12047-12054.
D. A. Case, R. M. Betz, D. S. Cerutti, T. E. Cheatham III, T. A. Darden, R. E. Duke, T. J. Giese, H. Gohlke, A. W. Goetz, N. Homeyer, S. Izadi, P. Janowski, J. Kaus, A. Kovalenko, T. S. Lee, S. LeGrand, P. Li, C. Lin, T. Luchko, R. Luo, B. Madej, D. Mermelstein, K. M. Merz, G. Monard, H. T. Nguyen, I. Omelyan, A. Onufriev, D. R. Roe, A. Roitberg, C. Sagui, C. L. Simmerling, W. M. Botello-Smith, J. Swails, R. C. Walker, J. Wang, R. M. Wolf, X. Wu, L. Xiao, P. A. Kollman, AMBER 2016, University of California, San Francisco, 2016.
J. A. Maier, C. Martinez, K. Kasavajhala, L. Wickstrom, K. E. Hauser, C. Simmerling, J. Chem. Theory Comput. 2015, 11, 3696-3713.
M. Zgarbová, J. Šponer, M. Otyepka, T. E. Cheatham, R. Galindo-Murillo, P. Jurečka, J. Chem. Theory Comput. 2015, 11, 5723-5736.
C. Rappel, M. Galanski, A. Yasemi, L. Habala, B. K. Keppler, Electrophoresis 2005, 26, 878-884.
L. G. Danielsson, Y. H. Zhang, TrAC Trends Anal. Chem. 1996, 15, 188-196.
M. Kah, C. D. Brown, Chemosphere 2008, 72, 1401-1408.
I. H. J. Ploemen, M. Prudêncio, B. G. Douradinha, J. Ramesar, J. Fonager, G. J. Van Gemert, A. J. F. Luty, C. C. Hermsen, R. W. Sauerwein, F. G. Baptista, M. M. Mota, A. P. Waters, I. Que, C. W. G. M. Lowik, S. M. Khan, C. J. Janse, B. M. D. Franke-Fayard, PLoS One 2009, 4, 1-12.
A. A. Sultan, V. Thathy, V. Nussenzweig, R. Ménard, Infect. Immun. 1999, 67, 2602-2606.
Z. W. Chang, B. Malleret, B. Russell, L. Rénia, C. Claser, Antimicrob. Agents Chemother. 2016, 60, 6859-6866.
M. Vanaerschot, L. Lucantoni, T. Li, J. M. Combrinck, A. Ruecker, T. R. S. Kumar, K. Rubiano, P. E. Ferreira, G. Siciliano, S. Gulati, P. P. Henrich, C. L. Ng, J. M. Murithi, V. C. Corey, S. Duffy, O. J. Lieberman, M. I. Veiga, R. E. Sinden, P. Alano, M. J. Delves, K. L. Sim, E. A. Winzeler, T. J. Egan, S. L. Hoffman, V. M. Avery, D. A. Fidock, Nat. Microbiol. 2017, 2, 1403-1414.