Drimane Derivatives as the First Examples of Covalent BH3 Mimetics that Target MCL-1.
Antineoplastic Agents
/ chemical synthesis
Apoptosis
/ drug effects
Cell Line, Tumor
Cell Proliferation
/ drug effects
Cell Survival
/ drug effects
Dose-Response Relationship, Drug
Drug Screening Assays, Antitumor
Humans
Molecular Structure
Myeloid Cell Leukemia Sequence 1 Protein
/ antagonists & inhibitors
Polycyclic Sesquiterpenes
/ chemical synthesis
Protein Domains
/ drug effects
Structure-Activity Relationship
bcl-2-Associated X Protein
/ antagonists & inhibitors
BCL-2 proteins
Drimane sesquiterpenoids
MCL-1
cancer
covalent inhibitors
natural compounds
protein-protein interaction
Journal
ChemMedChem
ISSN: 1860-7187
Titre abrégé: ChemMedChem
Pays: Germany
ID NLM: 101259013
Informations de publication
Date de publication:
07 06 2021
07 06 2021
Historique:
revised:
15
02
2021
received:
07
01
2021
pubmed:
6
3
2021
medline:
27
1
2022
entrez:
5
3
2021
Statut:
ppublish
Résumé
Drimane sesquiterpenoid dialdehydes are natural compounds with antiproliferative properties. Nevertheless, their mode of action has not yet been discovered. Herein, we demonstrate that various drimanes are potent inhibitors of MCL-1 and BCL-xL, two proteins of the BCL-2 family that are overexpressed in various cancers, including lymphoid malignancies. Subtle changes in their structure significantly modified their activity on the target proteins. The two most active compounds are MCL-1 selective and bind in the BH3 binding groove of the protein. Complementary studies by NMR spectroscopy and mass spectrometry analyses, but also synthesis, showed that they covalently inhibit MCL-1 though the formation of a pyrrole adduct. In addition, cytotoxic assays revealed that these two compounds show a cytotoxic selectivity for BL2, a MCL-1/BCL-xL-dependent cell line and induce apoptosis.
Identifiants
pubmed: 33665938
doi: 10.1002/cmdc.202100011
doi:
Substances chimiques
Antineoplastic Agents
0
BAX protein, human
0
MCL1 protein, human
0
Myeloid Cell Leukemia Sequence 1 Protein
0
Polycyclic Sesquiterpenes
0
bcl-2-Associated X Protein
0
drimane
0
Types de publication
Journal Article
Research Support, Non-U.S. Gov't
Langues
eng
Sous-ensembles de citation
IM
Pagination
1788-1797Subventions
Organisme : North and South Provinces of New Caledonia
Organisme : University Paris-Saclay
ID : IDI 2016
Organisme : University Paris-Saclay
ID : ANR-11-IDEX-0003-02
Organisme : Agence Nationale de la Recherche
ID : ANR-10-LABX-25-01
Organisme : Agence Nationale de la Recherche
ID : IR-RMN-THC FR 3050 CNRS
Informations de copyright
© 2021 Wiley-VCH GmbH.
Références
A. Strasser, S. Cory, J. M. Adams, EMBO J. 2011, 30, 3667-3683.
P. E. Czabotar, G. Lessene, A. Strasser, J. M. Adams, Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 2014, 15, 49-63.
S. N. Willis, J. M. Adams, Curr. Opin. Cell Biol. 2005, 17, 617-625.
J. Montero, A. Letai, Cell Death Differ. 2018, 25, 56-64.
P. Gimenez-Bonafe, A. Tortosa, R. Perez-Tomas, Curr. Cancer Drug Targets 2009, 9, 320-340.
J. C. Reed, Blood 2008, 111, 3322-3330.
W. J. Placzek, J. Wei, S. Kitada, D. Zhai, J. C. Reed, M. Pellecchia, Cell Death Dis. 2010, 1, e40.
A. H. Wei, A. W. Roberts, A. Spencer, A. S. Rosenberg, D. Siegel, R. B. Walter, S. Caenepeel, P. Hughes, Z. McIver, K. Mezzi, P. K. Morrow, A. Stein, Blood Rev. 2020, 100672, 1-12.
R. Beroukhim, C. H. Mermel, D. Porter, G. Wei, S. Raychaudhuri, J. Donovan, J. Barretina, J. S. Boehm, J. Dobson, M. Urashima, K. T. Mc Henry, R. M. Pinchback, A. H. Ligon, Y.-J. Cho, L. Haery, H. Greulich, M. Reich, W. Winckler, M. S. Lawrence, B. A. Weir, K. E. Tanaka, D. Y. Chiang, A. J. Bass, A. Loo, C. Hoffman, J. Prensner, T. Liefeld, Q. Gao, D. Yecies, S. Signoretti, E. Maher, F. J. Kaye, H. Sasaki, J. E. Tepper, J. A. Fletcher, J. Tabernero, J. Baselga, M.-S. Tsao, F. Demichelis, M. A. Rubin, P. A. Janne, M. J. Daly, C. Nucera, R. L. Levine, B. L. Ebert, S. Gabriel, A. K. Rustgi, C. R. Antonescu, M. Ladanyi, A. Letai, L. A. Garraway, M. Loda, D. G. Beer, L. D. True, A. Okamoto, S. L. Pomeroy, S. Singer, T. R. Golub, E. S. Lander, G. Getz, W. R. Sellers, M. Meyerson, Nature 2010, 463, 899-906.
T. I. Zack, S. E. Schumacher, S. L. Carter, A. D. Cherniack, G. Saksena, B. Tabak, M. S. Lawrence, C.-Z. Zhang, J. Wala, C. H. Mermel, C. Sougnez, S. B. Gabriel, B. Hernandez, H. Shen, P. W. Laird, G. Getz, M. Meyerson, R. Beroukhim, Nat. Genet. 2013, 45, 1134-11140.
K. J. Campbell, M. L. Bath, M. L. Turner, C. J. Vandenberg, P. Bouillet, D. Metcalf, C. L. Scott, S. Cory, Blood 2010, 116, 3197-3207.
M. S. Davids, A. Letai, J. Clin. Oncol. 2012, 30, 3127-3135.
S. D′Aguanno, D. Del Bufalo, Cells 2020, 9, 1287, 1-25.
A. Kotschy, Z. Szlavik, J. Murray, J. Davidson, A. L. Maragno, G. Le Toumelin-Braizat, M. Chanrion, G. L. Kelly, J.-N. Gong, D. M. Moujalled, A. Bruno, M. Csekei, A. Paczal, Z. B. Szabo, S. Sipos, G. Radics, A. Proszenyak, B. Balint, L. Ondi, G. Blasko, A. Robertson, A. Surgenor, P. Dokurno, I. Chen, N. Matassova, J. Smith, C. Pedder, C. Graham, A. Studeny, G. Lysiak-Auvity, A.-M. Girard, F. Gravé, D. Segal, C. D. Riffkin, G. Pomilio, L. C. A. Galbraith, B. J. Aubrey, M. S. Brennan, M. J. Herold, C. Chang, G. Guasconi, N. Cauquil, F. Melchiore, N. Guigal-Stephan, B. Lockhart, F. Colland, J. A. Hickman, A. W. Roberts, D. C. S. Huang, A. H. Wei, A. Strasser, G. Lessene, O. Geneste, Nature 2016, 538, 477-482.
Z. Szlavik, M. Csekei, A. Paczal, Z. B. Szabo, S. Sipos, G. Radics, A. Proszenyak, B. Balint, J. Murray, J. Davidson, I. Chen, P. Dokurno, A. E. Surgenor, Z. M. Daniels, R. E. Hubbard, G. Le Toumelin-Braizat, A. Claperon, G. Lysiak-Auvity, A.-M. Girard, A. Bruno, M. Chanrion, F. Colland, A.-L. Maragno, D. Demarles, O. Geneste, A. Kotschy, J. Med. Chem. 2020, 63, 13762-13795.
S. Caenepeel, S. P. Brown, B. Belmontes, G. Moody, K. S. Keegan, D. Chui, D. A. Whittington, X. Huang, L. Poppe, A. C. Cheng, M. Cardozo, J. Houze, Y. Li, B. Lucas, N. A. Paras, X. Wang, J. P. Taygerly, M. Vimolratana, M. Zancanella, L. Zhu, E. Cajulis, T. Osgood, J. Sun, L. Damon, R. K. Egan, P. Greninger, J. D. McClanaghan, J. Gong, D. Moujalled, G. Pomilio, P. Beltran, C. H. Benes, A. W. Roberts, D. C. S. Huang, A. Wei, J. Canon, A. Coxon, P. E. Hughes, Cancer Dis. 2018, 1582-1597.
A. E. Tron, M. A. Belmonte, A. Adam, B. M. Aquila, L. H. Boise, E. Chiarparin, J. Cidado, K. J. Embrey, E. Gangl, F. D. Gibbons, G. P. Gregory, D. Hargreaves, J. A. Hendricks, J. W. Johannes, R. W. Johnstone, S. L. Kazmirski, J. G. Kettle, M. L. Lamb, S. M. Matulis, A. K. Nooka, M. J. Packer, B. Peng, P. B. Rawlins, D. W. Robbins, A. G. Schuller, N. Su, W. Yang, Q. Ye, X. Zheng, J. P. Secrist, E. A. Clark, D. M. Wilson, S. E. Fawell, A. W. Hird, Nat. Commun. 2018, 9, 5341, 1-14.
C. Kieffer, J.-P. Jourdan, M. Jouanne, A.-S. Voisin-Chiret, Drug Discovery Today 2020, 25, 1592-1603.
M. Litaudon, H. Bousserouel, K. Awang, O. Nosjean, M.-T. Martin, M. E. Tran Huu Dau, H. A. Hadi, J. A. Boutin, T. Sévenet, F. Guéritte, J. Nat. Prod. 2009, 72, 480-483.
C. Apel, C. Geny, V. Dumontet, N. Birlirakis, F. Roussi, V. C. Pham, D. T. M. Huong, V. H. Nguyen, V. M. Chau, M. Litaudon, J. Nat. Prod. 2014, 77, 1430-1437.
C. Gény, G. Rivière, J. Bignon, N. Birlirakis, E. Guittet, K. Awang, M. Litaudon, F. Roussi, V. Dumontet, J. Nat. Prod. 2016, 79, 838-844.
D. Fomekong Fotsop, F. Roussi, A. Leverrier, A. Bretéché, F. Guéritte, J. Org. Chem. 2010, 75, 7412-7415.
S. Desrat, A. Pujals, C. Colas, J. Dardenne, C. Geny, L. Favre, V. Dumontet, B. Iorga, M. Litaudon, M. Raphaël, J. Wiels, F. Roussi, Bioorg. Med. Chem. Lett. 2014, 24, 5086-5088.
S. Desrat, C. Remeur, C. Geny, G. Rivière, C. Colas, V. Dumontet, N. Birlirakis, B. Iorga, F. Roussi, Chem. Commun. 2014, 50, 8593-8596.
A. Abou Samra, A. Robert, C. Gov, L. Favre, L. Eloy, E. Jacquet, J. Bignon, J. Wiels, S. Desrat, F. Roussi, Eur. J. Med. Chem. 2018, 148, 26-38.
S. Gapil Tiamas, F. Audet, A. Abou Samra, J. Bignon, M. Litaudon, C. Fourneau, A. Ariffin, K. Awang, S. Desrat, F. Roussi, Eur. J. Org. Chem. 2018, 42, 5830-5835.
S. Gapil Tiamas, F. Daressy, A. Abou Samra, J. Bignon, V. Steinmetz, M. Litaudon, C. Fourneau, K. Hoong Leong, A. Ariffin, K. Awang, S. Desrat, F. Roussi, Bioorg. Med. Chem. Lett. 2020, 30, 127003-127006.
D. Fomekong-Fotsop, F. Roussi, C. Le Callonec, Hadjira Bousserouel, M. Litaudon, F. Guéritte, Tetrahedron 2008, 64, 2192-2197 .
N. Allouche, C. Apel, M.-T. Martin, V. Dumontet, F. Guéritte, M. Litaudon, Phytochemistry 2009, 70, 546-553.
B. M. J. Jansen, A. de Groot, Nat. Prod. Rep. 2004, 21, 449-477.
E. Fratoni, A. E. de Athayde, M. da Silva Machado, T. Zermiani, I. Venturi, M. Corêa dos Santos, F. Lobato, V. C. Filho, G. C. Franchi Jr., A. E. Nowill, J. R. Santin, A. Malheiros, Biomed. Pharmacother. 2018, 103, 1498-1506.
R. Dasari, A. De Carvalho, D. C. Medellin, K. N. Middleton, F. Hague, M. N. M. Volmar, L. V. Frolova, M. F. Rossato, J. J. De La Chapa, N. F. Dybdal-Hargreaves, A. Pillai, R. E. Kälin, V. Mathieu, S. Rogelj, C. B. Gonzales, J. B. Calixto, A. Evidente, M. Gautier, G. Munirathinam, R. Glass, P. Burth, S. C. Pelly, W. A. L. van Otterlo, R. Kiss, A. Kornienko, Eur. J. Med. Chem. 2015, 103, 226-237.
R. Dasari, A. De Carvalho, D. C. Medellin, K. N. Middleton, F. Hague, M. N. M. Volmar, L. V. Frolova, M. F. Rossato, J. J. De La Chapa, N. F. Dybdal-Hargreaves, A. Pillai, V. Mathieu, S. Rogelj, C. B. Gonzales, J. B. Calixto, A. Evidente, M. Gautier, G. Munirathinam, R. Glass, P. Burth, S. C. Pelly, W. A. L. van Otterlo, R. Kiss, A. Kornienko, ChemMedChem. 2015, 10, 2014-2026.
J. Qian, M. J. Voorbach, J. R. Huth, M. L. Coen, H. Zhang, S.-C. Ng, K. M. Comess, A. M. Petros, S. H. Rosenberg, U. Warrior, D. J. Burns, Anal. Biochem. 2004, 328, 131-138.
T. Oltersdorf, S. W. Elmore, A. R. Shoemaker, R. C. Armstrong, D. J. Augeri, B. A. Belli, M. Bruncko, T. L. Deckwerth, J. Dinges, P. J. Hajduk, M. K. Joseph, S. Kitada, S. J. Korsmeyer, A. R. Kunzer, A. Letai, C. Li, M. J. Mitten, D. G. Nettesheim, S. Ng, P. M. Nimmer, J. M. O'Connor, A. Oleksijew, A. M. Petros, J. C. Reed, W. Shen, S. K. Tahir, C. B. Thompson, K. J. Tomaselli, B. Wang, M. D. Wendt, H. Zhang, S. W. Fesik, S. H. Rosenberg, Nature 2005, 435, 677-681.
C. Yung-Chi, W. H. Prusoff, Biochem. Pharmacol. 1973, 22, 3099-3108.
C. Tse, A. R. Shoemaker, J. Adickes, M. G. Anderson, J. Chen, S. Jin, E. F. Johnson, K. C. Marsh, M. J. Mitten, P. Nimmer, L. Roberts, S. K. Tahir, Y. Xiao, X. Yang, H. Zhang, S. Fesik, S. H. Rosenberg, S. W. Elmore, Cancer Res. 2008, 68, 3421-3428.
Q. Liu, T. Moldoveanu, T. Sprules, E. Matta-Camacho, N. Mansur-Azzam, K. Gehring, J. Biol. Chem. 2010, 285,19615-19624.
A. Kornienko, J. J. La Clair, Nat. Prod. Rep. 2017, 34, 1051-1060.
M. Bury, A. Girault, V. Mégalizzi, S. Spiegl-Kreinecker, V. Mathieu, W. Berger, A. Evidente, A. Kornienko, P. Gailly, C. Vandier, R. Kiss, Cell Death Dis. 2013, 4, e561.
C. C. Rodrigues, M. d. L. A. Vieira, C. A. Rosa, L. H. Rosa, C. L. Cantrell, D. E. Wedge, T. M. A. Alves, C. L. Zani, R. S. Pimenta, J. P. A. Sales, S. M. F. Murta, A. J. Romanha, Nat. Prod. Res. 2016, 30, 478-481.
R. Dasari, M. Masi, R. Lisy, M. Ferdérin, L. R. English, A. Cimmino, V. Mathieu, A. J. Brenner, J. G. Kuhn, S. T. Whitten, A. Evidente, R. Kiss, A. Kornienko, Bioorg. Med. Chem. Lett. 2015, 25, 4544-4548.
G. Cimino, A. Spinella, G. Sodano, Tetrahedron Lett. 1984, 25, 4151-4152.
G. Cimino, G. Sodano, A. Spinella, Tetrahedron 1987, 43, 5401-5410.
J. Singh, R. C. Petter, T. A. Baillie, A. Whitty, Nat. Rev. Drug Discovery 2011, 10, 307-317.
A. K. Ghosh, I. Samanta, A. Mondal, W. R. Liu, ChemMedChem 2019, 14, 889-906.
S. Lee, T. E. Wales, S. Escudero, D. T. Cohen, J. Luccarelli, C. G. Gallagher, N. A. Cohen, A. J. Huhn, G. H. Bird, J. R. Engen, L. D. Walensky, Nat. Struct. Mol. Biol. 2016, 23, 600-607.
L. Larsen, S. D. Lorimer, N. B. Perry, Biochem. Syst. Ecol. 2007, 35, 286-292.
Z. W. Nikolovska-Coleska, R. Wang, X. Fang, H. Pan, Y. Tomita, P. Li, P. P. Roller, K. Krajewski, N. G. Saito, J. A. Stuckey, S. Wang, Anal. Biochem. 2004, 332, 261-273.
J. H. Zhang, T. D. Y. Chung, K. R. Oldenburg, J. Biomol. Screening 1999, 4, 67-73.