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Anchau Wegermann C, Santana Bezerra E, Gomes de Macedo Sant'Anna I, Ortega De Oliveira PC, da Costa Silva R, Rocco Machado T, Wanderley Tinoco L, Vieira de Souza MCB, Pascutti P, Santos Boechat FDC, de Moraes MC. Insights into nucleoside hydrolase from Leishmania donovani inhibition: A new bioaffinity chromatography-based screening assay and docking studies. Bioorg Chem 2024; 146:107302. [PMID: 38521010 DOI: 10.1016/j.bioorg.2024.107302] [Citation(s) in RCA: 0] [Impact Index Per Article: 0] [Reference Citation Analysis] [What about the content of this article? (0)] [Affiliation(s)] [Abstract] [Key Words] [MESH Headings] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 02/06/2024] [Accepted: 03/19/2024] [Indexed: 03/25/2024]
Abstract
Leishmaniasis, a group of neglected infectious diseases, encompasses a serious health concern, particularly with visceral leishmaniasis exhibiting potentially fatal outcomes. Nucleoside hydrolase (NH) has a fundamental role in the purine salvage pathway, crucial for Leishmania donovani survival, and presents a promising target for developing new drugs for visceral leishmaniasis treatment. In this study, LdNH was immobilized into fused silica capillaries, resulting in immobilized enzyme reactors (IMERs). The LdNH-IMER activity was monitored on-flow in a multidimensional liquid chromatography system, with the IMER in the first dimension. A C18 analytical column in the second dimension furnished the rapid separation of the substrate (inosine) and product (hypoxanthine), enabling direct enzyme activity monitoring through product quantification. LdNH-IMER exhibited high stability and was characterized by determining the Michaelis-Menten constant. A known inhibitor (1-(β-d-Ribofuranosyl)-4-quinolone derivative) was used as a model to validate the established method in inhibitor recognition. Screening of three additional derivatives of 1-(β-d-Ribofuranosyl)-4-quinolone led to the discovery of novel inhibitors, with compound 2a exhibiting superior inhibitory activity (Ki = 23.37 ± 3.64 µmol/L) compared to the employed model inhibitor. Docking and Molecular Dynamics studies provided crucial insights into inhibitor interactions at the enzyme active site, offering valuable information for developing new LdNH inhibitors. Therefore, this study presents a novel screening assay and contributes to the development of potent LdNH inhibitors.
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Affiliation(s)
- Camila Anchau Wegermann
- BioCrom, Laboratório de Cromatografia de Bioafinidade e Química Ambiental, Departamento de Química Orgânica, Instituto de Química, Universidade Federal Fluminense (UFF), Niterói, Brazil; Laboratório GQCBio, Grupo de Química de Coordenação Biológica, Departamento de Química Geral e Inorgânica, Instituto de Química, Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ), Rio de Janeiro, Brazil
| | - Evelyn Santana Bezerra
- BioCrom, Laboratório de Cromatografia de Bioafinidade e Química Ambiental, Departamento de Química Orgânica, Instituto de Química, Universidade Federal Fluminense (UFF), Niterói, Brazil
| | - Isabella Gomes de Macedo Sant'Anna
- BioCrom, Laboratório de Cromatografia de Bioafinidade e Química Ambiental, Departamento de Química Orgânica, Instituto de Química, Universidade Federal Fluminense (UFF), Niterói, Brazil
| | - Pamella Christina Ortega De Oliveira
- BioCrom, Laboratório de Cromatografia de Bioafinidade e Química Ambiental, Departamento de Química Orgânica, Instituto de Química, Universidade Federal Fluminense (UFF), Niterói, Brazil
| | - Rodrigo da Costa Silva
- Laboratório LNHC, Instituto de Química, Departamento de Química Orgânica, Universidade Federal Fluminense (UFF), Niterói, RJ, Brazil
| | - Thamires Rocco Machado
- Instituto de Biofísica Carlos Chagas Filho, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, Brazil
| | - Luzineide Wanderley Tinoco
- Núcleo de Pesquisas de Produtos Naturais, Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ), Cidade Universitária, 21941-902 Rio de Janeiro, RJ, Brazil
| | | | - Pedro Pascutti
- Instituto de Biofísica Carlos Chagas Filho, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, Brazil
| | - Fernanda da Costa Santos Boechat
- Laboratório LNHC, Instituto de Química, Departamento de Química Orgânica, Universidade Federal Fluminense (UFF), Niterói, RJ, Brazil
| | - Marcela Cristina de Moraes
- BioCrom, Laboratório de Cromatografia de Bioafinidade e Química Ambiental, Departamento de Química Orgânica, Instituto de Química, Universidade Federal Fluminense (UFF), Niterói, Brazil.
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