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Cabrera Pérez LC, Padilla-Martínez II, Cruz A, Correa Basurto J, Miliar García Á, Hernández Zavala AA, Gómez López M, Rosales Hernández MC. Design, synthesis, molecular docking and in vitro evaluation of benzothiazole derivatives as 11β-hydroxysteroid dehydrogenase type 1 inhibitors. Mol Divers 2019; 24:1-14. [PMID: 31664610 DOI: 10.1007/s11030-019-10006-z] [Citation(s) in RCA: 1] [Impact Index Per Article: 0.2] [Reference Citation Analysis] [What about the content of this article? (0)] [Affiliation(s)] [Abstract] [Key Words] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 08/11/2019] [Accepted: 10/17/2019] [Indexed: 11/24/2022]
Abstract
11-Beta hydroxysteroid dehydrogenase type 1 (11β-HSD1) regulates cortisol levels mainly in adipose, hepatic and brain tissues. There is a relationship between the high activity of this enzyme and the development of obesity and metabolic disorders. The inhibition of 11β-HSD1 has been shown to attenuate the development of type 2 diabetes mellitus, insulin resistance, metabolic syndrome and other diseases mediated by excessive cortisol production. In this work, fifteen benzothiazole derivatives substituted with electron-withdrawing and electron-donating groups were designed to explore their affinity for 11β-HSD1 using in silico methods. The results show that (E)-5-((benzo[d]thiazol-2-ylimino)(methylthio)methylamino)-2-hydroxybenzoic acid (C1) has good physicochemical properties and favorable interactions with 11β-HSD1 through hydrogen bonding and hydrophobic interactions in the catalytic site formed by Y183, S170 and Y177. Furthermore, C1 was synthesized and evaluated in vitro and ex vivo using clobenzorex (CLX) as a reference drug in obese Zucker rats. The in vitro results showed that C1 was a better inhibitor of human 11β-HSD1 than CLX. The ex vivo assay results demonstrated that C1 was capable of reducing 11β-HSD1 overexpression in mesenteric adipose tissue. Therefore, C1 was able to decrease the activity and expression of 11β-HSD1 better than CLX.
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Affiliation(s)
- Laura C Cabrera Pérez
- Laboratorio de Biofísica y Biocatálisis, Sección de Estudios de Posgrado e Investigación, Escuela Superior de Medicina, Instituto Politécnico Nacional, Plan de San Luis y Díaz Mirón s/n, Casco de Santo Tomás, 11340, Mexico City, Mexico.,Laboratorio de Química Supramolecular y Nanociencias, Unidad Profesional Interdisciplinaria de Biotecnología , Instituto Politécnico Nacional, Av. Acueducto s/n, Barrio La Laguna Ticomán, 07340, Mexico City, Mexico
| | - Itzia I Padilla-Martínez
- Laboratorio de Química Supramolecular y Nanociencias, Unidad Profesional Interdisciplinaria de Biotecnología , Instituto Politécnico Nacional, Av. Acueducto s/n, Barrio La Laguna Ticomán, 07340, Mexico City, Mexico
| | - Alejandro Cruz
- Laboratorio de Química Supramolecular y Nanociencias, Unidad Profesional Interdisciplinaria de Biotecnología , Instituto Politécnico Nacional, Av. Acueducto s/n, Barrio La Laguna Ticomán, 07340, Mexico City, Mexico
| | - José Correa Basurto
- Laboratorio de Biofísica y Biocatálisis, Sección de Estudios de Posgrado e Investigación, Escuela Superior de Medicina, Instituto Politécnico Nacional, Plan de San Luis y Díaz Mirón s/n, Casco de Santo Tomás, 11340, Mexico City, Mexico.,Laboratorio de Modelado Molecular y Bioinformática, Sección de Estudios de Posgrado e Investigación, Escuela Superior de Medicina, Instituto Politécnico Nacional, Plan de San Luis y Díaz Mirón s/n, Casco de Santo Tomás, 11340, Mexico City, Mexico
| | - Ángel Miliar García
- Laboratorio de Biología Molecular, Sección de Estudios de Posgrado e Investigación, Escuela Superior de Medicina, Instituto Politécnico Nacional, Plan de San Luis y Díaz Mirón s/n, Casco de Santo Tomás, 11340, Mexico City, Mexico
| | - Argelia A Hernández Zavala
- Laboratorio de Biofísica y Biocatálisis, Sección de Estudios de Posgrado e Investigación, Escuela Superior de Medicina, Instituto Politécnico Nacional, Plan de San Luis y Díaz Mirón s/n, Casco de Santo Tomás, 11340, Mexico City, Mexico
| | - Modesto Gómez López
- Laboratorio de Biología Molecular, Sección de Estudios de Posgrado e Investigación, Escuela Superior de Medicina, Instituto Politécnico Nacional, Plan de San Luis y Díaz Mirón s/n, Casco de Santo Tomás, 11340, Mexico City, Mexico
| | - Martha C Rosales Hernández
- Laboratorio de Biofísica y Biocatálisis, Sección de Estudios de Posgrado e Investigación, Escuela Superior de Medicina, Instituto Politécnico Nacional, Plan de San Luis y Díaz Mirón s/n, Casco de Santo Tomás, 11340, Mexico City, Mexico.
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Macías Pérez ME, Hernández Rodríguez M, Cabrera Pérez LC, Fragoso-Vázquez MJ, Correa-Basurto J, Padilla-Martínez II, Méndez Luna D, Mera Jiménez E, Flores Sandoval C, Tamay Cach F, Rosales-Hernández MC. Aromatic Regions Govern the Recognition of NADPH Oxidase Inhibitors as Diapocynin and its Analogues. Arch Pharm (Weinheim) 2017; 350. [PMID: 28833480 DOI: 10.1002/ardp.201700041] [Citation(s) in RCA: 6] [Impact Index Per Article: 0.9] [Reference Citation Analysis] [What about the content of this article? (0)] [Affiliation(s)] [Abstract] [Key Words] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 02/15/2017] [Revised: 07/20/2017] [Accepted: 07/21/2017] [Indexed: 01/04/2023]
Abstract
Oxidative stress is related to the pathogenesis and progress of several human diseases. NADPH oxidase (NOX), and mainly the NOX2 isoform, produces superoxide anions (O2•- ). To date, it is known that NOX2 can be inhibited by preventing the assembly of its subunits, p47phox and p22phox. In this work, we analyzed the binding to NOX2 of the apocynin dimer, diapocynin (C1), a known NOX2 inhibitor, and of 18 designed compounds (C2-C19) which have chemical relationships to C1, by in silico methods employing a p47phox structure from the Protein Data Bank (PDB code: 1WLP). C1 and six of the designed compounds were recognized in the region where p22phox binds to p47phox and makes π-π interactions principally with W193, W263, and Y279, which form an aromatic-rich region. C8 was chosen as the best compound according to the in silico studies and was synthesized and evaluated in vitro. C8 was able to prevent the production of reactive oxygen species (ROS) similar to C1. In conclusion, targeting the aromatic region of p47phox through π-interactions is important for inhibiting NOX activity.
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Affiliation(s)
- Martha E Macías Pérez
- Laboratorio de Biofísica y Biocatálisis, Sección de Estudios de Posgrado e Investigación de la Escuela Superior de Medicina del Instituto Politécnico Nacional, Ciudad de México, México
| | - Maricarmen Hernández Rodríguez
- Laboratorio de Biofísica y Biocatálisis, Sección de Estudios de Posgrado e Investigación de la Escuela Superior de Medicina del Instituto Politécnico Nacional, Ciudad de México, México.,Laboratorio de Modelado Molecular y Diseño de Fármacos, Sección de Estudios de Posgrado e Investigación de la Escuela Superior de Medicina del Instituto Politécnico Nacional, Ciudad de México, México
| | - Laura C Cabrera Pérez
- Laboratorio de Biofísica y Biocatálisis, Sección de Estudios de Posgrado e Investigación de la Escuela Superior de Medicina del Instituto Politécnico Nacional, Ciudad de México, México
| | - M Jonathan Fragoso-Vázquez
- Departamento de Química Orgánica, Escuela Nacional de Ciencias Biológicas del Instituto Politécnico Nacional, Ciudad de México, México
| | - José Correa-Basurto
- Laboratorio de Biofísica y Biocatálisis, Sección de Estudios de Posgrado e Investigación de la Escuela Superior de Medicina del Instituto Politécnico Nacional, Ciudad de México, México.,Laboratorio de Modelado Molecular y Diseño de Fármacos, Sección de Estudios de Posgrado e Investigación de la Escuela Superior de Medicina del Instituto Politécnico Nacional, Ciudad de México, México
| | - Itzia I Padilla-Martínez
- Unidad Profesional Interdisciplinaria de Biotecnología, Instituto Politécnico Nacional, Ciudad de México, México
| | - David Méndez Luna
- Laboratorio de Modelado Molecular y Diseño de Fármacos, Sección de Estudios de Posgrado e Investigación de la Escuela Superior de Medicina del Instituto Politécnico Nacional, Ciudad de México, México
| | - Elvia Mera Jiménez
- Laboratorio de Cultivo Celular de la Sección de Estudios de Posgrado e Investigación de la Escuela Superior de Medicina del Instituto Politécnico Nacional, Ciudad de México, México
| | - César Flores Sandoval
- Gerencia de Desarrollo de Materiales y Productos Químicos, Instituto Mexicano del Petróleo, Eje Central (Lázaro Cárdenas), Ciudad de México, México
| | - Feliciano Tamay Cach
- Laboratorio de Investigación de Bioquímica, Sección de Estudios de Posgrado e Investigación de la Escuela Superior de Medicina del Instituto Politécnico Nacional, Ciudad de México, México
| | - Martha C Rosales-Hernández
- Laboratorio de Biofísica y Biocatálisis, Sección de Estudios de Posgrado e Investigación de la Escuela Superior de Medicina del Instituto Politécnico Nacional, Ciudad de México, México
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