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Identification of first-in-class plasmodium OTU inhibitors with potent anti-malarial activity.
Siyah, Pinar; Akgol, Sezer; Durdagi, Serdar; Kocabas, Fatih.
Afiliação
  • Siyah P; Regenerative Biology Research Laboratory, Department of Genetics and Bioengineering, Faculty of Engineering, Yeditepe University, Istanbul, Turkey.
  • Akgol S; Computational Biology and Molecular Simulations Laboratory, Department of Biophysics, School of Medicine, Bahçesehir University, Istanbul, Turkey.
  • Durdagi S; Regenerative Biology Research Laboratory, Department of Genetics and Bioengineering, Faculty of Engineering, Yeditepe University, Istanbul, Turkey.
  • Kocabas F; Computational Biology and Molecular Simulations Laboratory, Department of Biophysics, School of Medicine, Bahçesehir University, Istanbul, Turkey.
Biochem J ; 478(18): 3445-3466, 2021 09 30.
Article em En | MEDLINE | ID: mdl-34486667
ABSTRACT
OTU proteases antagonize the cellular defense in the host cells and involve in pathogenesis. Intriguingly, P. falciparum, P. vivax, and P. yoelii have an uncharacterized and highly conserved viral OTU-like proteins. However, their structure, function or inhibitors have not been previously reported. To this end, we have performed structural modeling, small molecule screening, deconjugation assays to characterize and develop first-in-class inhibitors of P. falciparum, P. vivax, and P. yoelii OTU-like proteins. These Plasmodium OTU-like proteins have highly conserved residues in the catalytic and inhibition pockets similar to viral OTU proteins. Plasmodium OTU proteins demonstrated Ubiquitin and ISG15 deconjugation activities as evident by intracellular ubiquitinated protein content analyzed by western blot and flow cytometry. We screened a library of small molecules to determine plasmodium OTU inhibitors with potent anti-malarial activity. Enrichment and correlation studies identified structurally similar molecules. We have identified two small molecules that inhibit P. falciparum, P. vivax, and P. yoelii OTU proteins (IC50 values as low as 30 nM) with potent anti-malarial activity (IC50 of 4.1-6.5 µM). We also established enzyme kinetics, druglikeness, ADME, and QSAR model. MD simulations allowed us to resolve how inhibitors interacted with plasmodium OTU proteins. These findings suggest that targeting malarial OTU-like proteases is a plausible strategy to develop new anti-malarial therapies.
Assuntos
Antimaláricos/farmacologia; Peptídeo Hidrolases/química; Plasmodium falciparum/efeitos dos fármacos; Plasmodium vivax/efeitos dos fármacos; Plasmodium yoelii/efeitos dos fármacos; Inibidores de Proteases/farmacologia; Proteínas de Protozoários/química; Antimaláricos/química; Sítios de Ligação; Eritrócitos/efeitos dos fármacos; Eritrócitos/parasitologia; Expressão Gênica; Ensaios de Triagem em Larga Escala; Humanos; Concentração Inibidora 50; Simulação de Acoplamento Molecular; Simulação de Dinâmica Molecular; Peptídeo Hidrolases/genética; Peptídeo Hidrolases/metabolismo; Plasmodium falciparum/enzimologia; Plasmodium falciparum/genética; Plasmodium falciparum/crescimento & desenvolvimento; Plasmodium vivax/enzimologia; Plasmodium vivax/genética; Plasmodium vivax/crescimento & desenvolvimento; Plasmodium yoelii/enzimologia; Plasmodium yoelii/genética; Plasmodium yoelii/crescimento & desenvolvimento; Inibidores de Proteases/química; Ligação Proteica; Conformação Proteica; Domínios e Motivos de Interação entre Proteínas; Proteínas de Protozoários/antagonistas & inibidores; Proteínas de Protozoários/genética; Proteínas de Protozoários/metabolismo; Relação Quantitativa Estrutura-Atividade; Proteínas Recombinantes/química; Proteínas Recombinantes/genética; Proteínas Recombinantes/metabolismo; Bibliotecas de Moléculas Pequenas/química; Bibliotecas de Moléculas Pequenas/farmacologia; Ubiquitina/genética; Ubiquitina/metabolismo; Ubiquitinação
Palavras-chave

Texto completo: 1 Coleções: 01-internacional Base de dados: MEDLINE Assunto principal: Peptídeo Hidrolases / Plasmodium falciparum / Plasmodium vivax / Inibidores de Proteases / Plasmodium yoelii / Proteínas de Protozoários / Antimaláricos Tipo de estudo: Diagnostic_studies / Prognostic_studies Idioma: En Revista: Biochem J Ano de publicação: 2021 Tipo de documento: Article País de afiliação: Turquia

Texto completo: 1 Coleções: 01-internacional Base de dados: MEDLINE Assunto principal: Peptídeo Hidrolases / Plasmodium falciparum / Plasmodium vivax / Inibidores de Proteases / Plasmodium yoelii / Proteínas de Protozoários / Antimaláricos Tipo de estudo: Diagnostic_studies / Prognostic_studies Idioma: En Revista: Biochem J Ano de publicação: 2021 Tipo de documento: Article País de afiliação: Turquia
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