Synthesis and molecular-based analysis of betulin derivatives as strong multidrug reversal agents targeting P-glycoprotein
Creators
- 1. Universidad Católica de Córdoba
- 2. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
- 3. University of Patras
- 4. National University of Mar del Plata
Description
Abstract Chemotherapy is a powerful means of cancer treatment but its efficacy is compromised by the emergence of multidrug resistance (MDR), mainly linked to the efflux transporter P-glycoprotein (P-gp). Based on the chemical structure of the P-gp reverser betulin identified in our previous work, a series of analogs were designed, synthesized and evaluated as a source of novel inhibitors. Compounds 6g and 6i efficiently inhibited rhodamine 123 efflux in the P-gp overexpressed leukemia cells, Lucena 1, at concentrations of 0.19 and 0.39 µM, respectively, and increased the intracellular accumulation of doxorubicin at the submicromolar concentration of 0.098 µM. Compounds 6g and 6i were able to restore the sensitivity of Lucena 1 to Dox at 0.024 and 0.19 µM, respectively. Structure-activity relationship analysis and molecular modeling revealed important information about the structural features conferring activity. All the active compounds fitted in a specific region involving mainly transmembrane helices (TMH) 4–6 from one homologous half and TMH 7 and 12 from the other, also showing close contacts with TMH 6 and 12. Compounds that bound preferentially to another region were inactive, regardless of their free energy of binding. It should be noted that compounds 6g and 6i were devoid of toxic effects against peripheral blood mononuclear normal cells and erythrocytes. The data obtained indicates that both compounds might be proposed as scaffolds for obtaining promising P-gp inhibitors for overcoming MDR.
Translated Descriptions
Translated Description (Arabic)
العلاج الكيميائي التجريدي هو وسيلة قوية لعلاج السرطان ولكن فعاليته تتأثر بظهور مقاومة للأدوية المتعددة (MDR)، مرتبطة بشكل رئيسي بالبروتين السكري P - glycoprotein (P - gp). بناءً على التركيب الكيميائي لعكس P - GP للبيتولين المحدد في عملنا السابق، تم تصميم سلسلة من النظائر وتوليفها وتقييمها كمصدر لمثبطات جديدة. قامت المركبتان 6g و 6i بتثبيط تدفق الرودامين 123 بكفاءة في خلايا سرطان الدم P - GP المفرط، Lucena 1، بتركيزات 0.19 و 0.39 ميكرومتر، على التوالي، وزادت من التراكم داخل الخلايا للدوكسوروبيسين عند تركيز تحت الميكرومولار قدره 0.098 ميكرومتر. كانت المركبتان 6g و 6i قادرتين على استعادة حساسية لوسينا 1 إلى دوكس عند 0.024 و 0.19 ميكرومتر، على التوالي. كشف تحليل العلاقة بين الهيكل والنشاط والنمذجة الجزيئية عن معلومات مهمة حول السمات الهيكلية التي تمنح النشاط. جميع المركبات النشطة المثبتة في منطقة محددة تتضمن بشكل أساسي الحلزونات عبر الغشاء (TMH) 4–6 من نصف متماثل و TMH 7 و 12 من النصف الآخر، والتي تظهر أيضًا تلامسًا وثيقًا مع TMH 6 و 12. كانت المركبات التي ترتبط بشكل تفضيلي بمنطقة أخرى غير نشطة، بغض النظر عن طاقتها الحرة للارتباط. وتجدر الإشارة إلى أن المركبات 6g و 6i كانت خالية من التأثيرات السامة ضد الخلايا الطبيعية أحادية النواة في الدم المحيطي وخلايا الدم الحمراء. تشير البيانات التي تم الحصول عليها إلى أنه يمكن اقتراح كلا المركبين كسقالات للحصول على مثبطات P - GP واعدة للتغلب على MDR.Translated Description (French)
Résumé La chimiothérapie est un moyen puissant de traitement du cancer mais son efficacité est compromise par l'émergence de la multirésistance (MDR), principalement liée au transporteur d'efflux P-glycoprotéine (P-gp). Sur la base de la structure chimique de la bétuline de l'inverseur de la P-gp identifiée dans nos travaux précédents, une série d'analogues ont été conçus, synthétisés et évalués comme source de nouveaux inhibiteurs. Les composés 6g et 6i inhibent efficacement l'efflux de rhodamine 123 dans les cellules leucémiques surexprimées de la P-gp, Lucena 1, à des concentrations de 0,19 et 0,39 µM, respectivement, et augmentent l'accumulation intracellulaire de doxorubicine à la concentration submicromolaire de 0,098 µM. Les composés 6g et 6i ont pu restaurer la sensibilité de Lucena 1 à Dox à 0,024 et 0,19 µM, respectivement. L'analyse des relations structure-activité et la modélisation moléculaire ont révélé des informations importantes sur les caractéristiques structurelles conférant l'activité. Tous les composés actifs ajustés dans une région spécifique impliquant principalement des hélices transmembranaires (TMH) 4–6 d'une moitié homologue et TMH 7 et 12 de l'autre, montrant également des contacts étroits avec TMH 6 et 12. Les composés qui se lient préférentiellement à une autre région sont inactifs, quelle que soit leur énergie libre de liaison. Il convient de noter que les composés 6g et 6i étaient dépourvus d'effets toxiques contre les cellules normales mononucléées et les érythrocytes du sang périphérique. Les données obtenues indiquent que les deux composés pourraient être proposés comme échafaudages pour obtenir des inhibiteurs prometteurs de la P-gp pour surmonter la MDR.Translated Description (Spanish)
Resumen La quimioterapia es un medio poderoso de tratamiento del cáncer, pero su eficacia se ve comprometida por la aparición de resistencia a múltiples fármacos (MDR), principalmente vinculada al transportador de eflujo glicoproteína P (P-gp). Con base en la estructura química de la betulina reversora de P-gp identificada en nuestro trabajo anterior, se diseñaron, sintetizaron y evaluaron una serie de análogos como fuente de nuevos inhibidores. Los compuestos 6g y 6i inhibieron eficazmente el eflujo de rodamina 123 en las células de leucemia sobreexpresadas en P-gp, Lucena 1, a concentraciones de 0,19 y 0,39 µM, respectivamente, y aumentaron la acumulación intracelular de doxorrubicina a la concentración submicromolar de 0,098 µM. Los compuestos 6g y 6i fueron capaces de restaurar la sensibilidad de Lucena 1 a Dox a 0.024 y 0.19 µM, respectivamente. El análisis de la relación estructura-actividad y el modelado molecular revelaron información importante sobre las características estructurales que confieren actividad. Todos los compuestos activos encajaron en una región específica que involucra principalmente hélices transmembrana (TMH) 4–6 de una mitad homóloga y TMH 7 y 12 de la otra, mostrando también contactos cercanos con TMH 6 y 12. Los compuestos que se unían preferentemente a otra región eran inactivos, independientemente de su energía libre de unión. Cabe señalar que los compuestos 6g y 6i carecían de efectos tóxicos contra las células normales mononucleares de sangre periférica y los eritrocitos. Los datos obtenidos indican que ambos compuestos podrían proponerse como andamios para obtener inhibidores prometedores de P-gp para superar la MDR.Files
latest.pdf.pdf
Files
(4.2 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:a2c740b7f5329183078ba386ff292f1e
|
4.2 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- التخليق والتحليل الجزيئي لمشتقات البيتولين كعوامل انعكاس قوية متعددة الأدوية تستهدف البروتين السكري P
- Translated title (French)
- Synthèse et analyse moléculaire des dérivés de la bétuline en tant qu'agents puissants d'inversion multidrogue ciblant la glycoprotéine P
- Translated title (Spanish)
- Síntesis y análisis molecular de derivados de betulina como fuertes agentes de reversión multifármaco dirigidos a la glicoproteína P
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4377982669
- DOI
- 10.21203/rs.3.rs-2883170/v1
References
- https://openalex.org/W1981178961
- https://openalex.org/W1996339229
- https://openalex.org/W2015688756
- https://openalex.org/W2029667189
- https://openalex.org/W2035687084
- https://openalex.org/W2051992129
- https://openalex.org/W2057776973
- https://openalex.org/W2062852634
- https://openalex.org/W2087162473
- https://openalex.org/W2095719702
- https://openalex.org/W2102537419
- https://openalex.org/W2132629607
- https://openalex.org/W2134967712
- https://openalex.org/W2146462263
- https://openalex.org/W2314938037
- https://openalex.org/W2404280981
- https://openalex.org/W2609373811
- https://openalex.org/W2609472204
- https://openalex.org/W2618656701
- https://openalex.org/W2736086618
- https://openalex.org/W2782601539
- https://openalex.org/W2786230345
- https://openalex.org/W2790580497
- https://openalex.org/W2793071940
- https://openalex.org/W2884126108
- https://openalex.org/W2889579662
- https://openalex.org/W2893394461
- https://openalex.org/W2901089855
- https://openalex.org/W2913173637
- https://openalex.org/W2926049480
- https://openalex.org/W2966693512
- https://openalex.org/W2973102924
- https://openalex.org/W2991651263
- https://openalex.org/W3015180867
- https://openalex.org/W3022401266
- https://openalex.org/W3030212230
- https://openalex.org/W3045862146
- https://openalex.org/W3082082951
- https://openalex.org/W3091980736
- https://openalex.org/W3092057003
- https://openalex.org/W3097839750
- https://openalex.org/W3104498366
- https://openalex.org/W3112382582
- https://openalex.org/W3120223020
- https://openalex.org/W3129986492
- https://openalex.org/W3131565300
- https://openalex.org/W3135480237
- https://openalex.org/W3142907400
- https://openalex.org/W3161179695
- https://openalex.org/W3168050478
- https://openalex.org/W3194422418
- https://openalex.org/W3199698503
- https://openalex.org/W4213127592
- https://openalex.org/W4224310649
- https://openalex.org/W4283032811
- https://openalex.org/W4284973557