Síntesis de glicomiméticos inhibidores de anhidrasas carbónicas como potenciales agentes antitumorales y antibacterianos

En el presente trabajo de tesis doctoral se han sintetizado nuevos C-cinamoilglicósidos, una serie que incorpora una función fenólica y otra serie que incorpora el grupo metoxiarilo, ambos a través de una secuencia que involucra tres etapas de síntesis desde el monosacárido reductor. A partir de los nuevos compuestos que incorporan la función fenólica se obtuvo una serie que incorpora un grupo fenilsulfamato. También se ha sintetizado una serie de nuevas N-glicosilsulfonamidas que incorporan una función fenólica.Todos los compuestos sintetizados se analizaron mediante RMN 1H y 13C, permitiendo confirmar la estructura propuesta para los mismos.Además se ha estudiado la actividad inhibitoria de los C-cinamoilglicósidos y N-glicosilsulfonamidas frente a diferentes anhidrasas carbónicas, enzimas encargadas de catalizar la hidratación reversible del dióxido de carbono, a las humanas I, II, IX y XII (presente en procesos tumorales), a las -ACs de Mycobacterium tuberculosis y Brucella suis; frente a M. tuberculosis y en algunos casos frente a Brucella suis.En base a los resultados de actividad inhibitoria obtenidos se pudo observar que los distintos C-glicósidos que incorporan la función fenólica mostraron una mejor actividad inhibidora que el fenol para la mayoría de las α-anhidrasas carbónicas (AC). Este hecho confirma que unir una porción de carbohidrato a la función fenólica mejora notablemente su actividad inhibitoria. Para el caso de las ACs de Brucella suis I y II se destacaron los derivados que tienen la función 3-hidroxifenilo en su estructura, siendo inhibidores mas eficientes de esta isozima, mostrando también más selectividad para las bsACs sobre la AC I y AC II.Lamentablemente ninguno de los compuestos mostró actividad frente a Brucella suis. Por otro lado, se ha observado que el acoplamiento de un carbohidrato a la función fenólica también mejora la actividad frente a la anhidrasas carbónicas presentes en la M. tuberculosis. Además se ha determinado que uno de los compuestos preparados, (E)-1-(2´,3´,4´,6´-tetra-O-acetil-b-D-glucopiranosil)-4-(3-hidroxifenil)but-3-en-2-ona, inhibe el crecimiento de M. tuberculosis hasta en concentraciones de 3,12 mg/ml. De esta manera se ha sintetizado e identificado el primer inhibidor de las anhidrasas carbónicas presentes en M. tuberculosis que presenta actividad antimicobacteriana, constituyéndose en la prueba del concepto de que la inhibición de dichas enzimas puede dar lugar a nuevos agentes antimicobacterianos.Para la serie de C-cinamoilglicósidos que incorporan una función metoxiarilo se encontró que la actividad inhibitoria frente a las diferentes isoformas de la anhidrasas carbónicas mejora notablemente con el acoplamiento de un carbohidrato a la función metoxiarilo, mejorando además su selectividad. Además, ha sido posible identificar varios compuestos que presentan características óptimas como inhibidores de la AC XII, relacionada con procesos tumorales, siendo los primeros glicósidos que presentan esta característica. De esta manera los glicósidos sintetizados se constituyen en compuestos líderes para el desarrollo de nuevos agentes antitumorales y actualmente se está estudiando su actividad frente a líneas celulares tumorales. Además se ha encontrado que son inhibidores selectivos de las anhidrasas carbónicas presentes en Brucella suis.Se analizó también la actividad de los glicósidos obtenidos frente a la M. tuberculosis encontrándose que uno de los compuestos es un inhibidor débil del crecimiento de dicha bacteria.Para la serie de glicosilsulfamatos sintetizados se observó que uno de los compuestos mostró un buen perfil de actividad frente hAC IX sobre I y II. Finalmente para las nuevas N-glicosilsulfonamidas se observó que la unión de la parte del carbohidrato a la porción fenólica conduce a un aumento pronunciado en la potencia inhibitoria de estos compuestos frente a la hAC I. Por otro lado los N-glicósidos mostraron ser muy buenos inhibidores en el rango nanomolar para la hAC II. Así se confirma una vez más que la unión del glicósido a la porción fenólica conduce a una mejora en su actividad.Fil: Riafrecha, Leonardo Ezequiel. Autor; . Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Departamento de Química. Laboratorio de Estudio de Compuestos Orgánicos; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata; Argentin

C-glycosides incorporating the 6-methoxy-2-naphthyl moiety are selective inhibitors of fungal and bacterial carbonic anhydrases

A small series of C-glycosides containing the methoxyaryl moieties was tested for the inhibition of the β-class carbonic anhydrases (CAs, EC 4.2.1.1) from Cryptococcus neoformans and Brucella suis. Many compounds showed activities in the micromolar or submicromolar range and excellent selectivity for pathogen CAs over human isozymes. The deprotected glycosides incorporating the 6-methoxy-2-naphthyl moiety showed the best inhibition profile and therefore represent leads for the development of novel anti-infectives with a new mechanism of action.Facultad de Ciencias ExactasLaboratorio de Estudio de Compuestos Orgánico

Vanillin enones as selective inhibitors of the cancer associated carbonic anhydrase isoforms IX and XII: The out of the active site pocket for the design of selective inhibitors?

New C-glycosides and a,b-unsaturated ketones incorporating the 4-hydroxy-3-methoxyphenyl (vanillin) moiety as inhibitors of carbonic anhydrase (CA, EC 4.2.1.1) isoforms have been investigated. The inhibition profile of these compounds is presented against four human CA (hCA) isozymes, comprising hCAs I and II (cytosolic, ubiquitous enzymes) and hCAs IX and XII (tumour associated isozymes). Docking analysis of the inhibitors within the active sites of these enzymes has been performed and is discussed, showing that the observed selectivity could be explained in terms of an alternative pocket out of the CA active site where some of these compounds may bind. Several derivatives were identified as selective inhibitors of the tumour-associated hCA IX and XII. Their discovery might be a step in the strategy for finding an effective non-sulfonamide CA inhibitor useful in therapy/diagnosis of hypoxic tumours or other pathologies in which CA isoforms are involved.Fil: Riafrecha, Leonardo Ezequiel. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Departamento de Química. Laboratorio de Estudio de Compuestos Orgánicos; Argentina. Provincia de Buenos Aires. Gobernación. Comisión de Investigaciones Científicas; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata; ArgentinaFil: Le Pors, Macarena Soledad. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Departamento de Química. Laboratorio de Estudio de Compuestos Orgánicos; Argentina. Provincia de Buenos Aires. Gobernación. Comisión de Investigaciones Científicas; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata; ArgentinaFil: Lavecchia, Martín José. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Centro de Química Inorgánica "Dr. Pedro J. Aymonino". Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Centro de Química Inorgánica "Dr. Pedro J. Aymonino"; ArgentinaFil: Bua, Silvia. Università degli Studi di Firenze; ItaliaFil: Supuran, Claudiu T.. Università degli Studi di Firenze; ItaliaFil: Colinas, Pedro Alfonso. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Departamento de Química. Laboratorio de Estudio de Compuestos Orgánicos; Argentina. Provincia de Buenos Aires. Gobernación. Comisión de Investigaciones Científicas; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata; Argentin

Anti-tubercular and antioxidant activities of C-glycosyl carbonic anhydrase inhibitors: towards the development of novel chemotherapeutic agents against Mycobacterium tuberculosis.

During the treatment of tuberculosis infection, oxidative stress due to anti-tubercular drugs may result in tissue inflammation. It was suggested that treatment with antioxidant drugs could be beneficial as an adjunct to anti-tuberculosis drug therapy. Recently our group has shown that several C-glycosides are inhibitors of Mycobacterium tuberculosis β-carbonic anhydrases (CAs, EC 4.2.1.1). In an effort to develop novel chemotherapeutic agents against tuberculosis, the anti-tubercular and antioxidant activities of a series of C-glycosides containing the phenol or the methoxyaryl moiety were studied. Many compounds showed inhibition of growth of M. tuberculosis H37Rv strain and good antioxidant ability. A glycomimetic incorporating the 3-hydroxyphenyl moiety showed the best activity profile and therefore this functionality represents lead for the development of novel anti-tubercular agents with dual mechanisms of action.Centro de Investigación y Desarrollo en Criotecnología de AlimentosLaboratorio de Estudio de Compuestos Orgánico

Vanillin enones as selective inhibitors of the cancer associated carbonic anhydrase isoforms IX and XII: the out of the active site pocket for the design of selective inhibitors?

New C-glycosides and α,β-unsaturated ketones incorporating the 4-hydroxy-3-methoxyphenyl (vanillin) moiety as inhibitors of carbonic anhydrase (CA, EC 4.2.1.1) isoforms have been investigated. The inhibition profile of these compounds is presented against four human CA (hCA) isozymes, comprising hCAs I and II (cytosolic, ubiquitous enzymes) and hCAs IX and XII (tumour associated isozymes). Docking analysis of the inhibitors within the active sites of these enzymes has been performed and is discussed, showing that the observed selectivity could be explained in terms of an alternative pocket out of the CA active site where some of these compounds may bind. Several derivatives were identified as selective inhibitors of the tumour-associated hCA IX and XII. Their discovery might be a step in the strategy for finding an effective non-sulfonamide CA inhibitor useful in therapy/diagnosis of hypoxic tumours or other pathologies in which CA isoforms are involved.Centro de Estudios de Compuestos OrgánicosCentro de Química Inorgánic

C-cinnamoyl glycosides: An emerging “Tail” for the development of selective carbonic anhydrase inhibitors

Attachment of different tails to the well-known carbonic anhydrase (CA) pharma-cophores has led to the development of several new CA inhibitors (CAIs). A very good example of such “tails” is constituted by carbohydrates, which represent a wide range of chemo-types, leading thus to a high number of new CAIs. In the last years, several C-cinnamoyl glycosides containing different scaffolds have been prepared and investigated as carbonic anhydrase inhibitors, showing that some of them are very potent and selective CAIs. This article will review the latest developments in the synthesis and biological activity of these C-glycosides.Fil: Martínez, Helberth Llantén. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Departamento de Química. Laboratorio de Estudio de Compuestos Orgánicos; ArgentinaFil: Riafrecha, Leonardo Ezequiel. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Departamento de Química. Laboratorio de Estudio de Compuestos Orgánicos; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata; ArgentinaFil: Colinas, Pedro Alfonso. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Departamento de Química. Laboratorio de Estudio de Compuestos Orgánicos; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata; Argentin

C-glycosides incorporating the 6-methoxy-2-naphthyl moiety are selective inhibitors of fungal and bacterial carbonic anhydrases

A small series of C-glycosides containing the methoxyaryl moieties was tested for the inhibition of the β-class carbonic anhydrases (CAs, EC 4.2.1.1) from Cryptococcus neoformans and Brucella suis. Many compounds showed activities in the micromolar or submicromolar range and excellent selectivity for pathogen CAs over human isozymes. The deprotected glycosides incorporating the 6-methoxy-2-naphthyl moiety showed the best inhibition profile and therefore represent leads for the development of novel anti-infectives with a new mechanism of action.Fil: Riafrecha, Leonardo Ezequiel. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Departamento de Química. Laboratorio de Estudio de Compuestos Orgánicos; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Vullo, Daniela. Università degli Studi di Firenze; ItaliaFil: Supuran, Claudiu T.. Università degli Studi di Firenze; ItaliaFil: Colinas, Pedro Alfonso. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Departamento de Química. Laboratorio de Estudio de Compuestos Orgánicos; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentin

Improving the carbonic anhydrase inhibition profile of the sulfamoylphenyl pharmacophore by attachment of carbohydrate moieties

One of the most successful approaches for designing carbonic anhydrase (CA, EC 4.2.1.1) inhibitors was denominated ‘the sugar approach’. The sugar approach consists in attaching different carbohydrates to CA inhibiting pharmacophores for modulating the physicochemical properties of these pharmacological agents. In line with this approach, in this paper, we present a new class of C-glycosides incorporating the sulfamoylphenyl moiety. These compounds have been prepared by sulfamoylation of C-glycosyl phenols, which have been synthetized by aldol reaction of glycosyl ketones with the appropriate aromatic aldehydes. The inhibition profile of the new glycomimetics was determined against four human (h) CA isozymes, comprising hCAs I and II (cytosolic, ubiquitous isozymes), hCA IV and hCA IX (tumor associated isozyme). Peracetylated and deprotected C-glycosyl sulfamates showed better inhibition selectivity compared to structurally related phenylsulfamates. In this study, deprotected compound 12 was identified as selective inhibitor of hCA IX. These results confirm that attaching carbohydrate moieties to CA sulfamoylphenyl pharmacophore improves its inhibitory activity.Fil: Riafrecha, Leonardo Ezequiel. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Departamento de Química; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Bua, Silvia. Università degli Studi di Firenze; ItaliaFil: Supuran, Claudiu T.. Università degli Studi di Firenze; ItaliaFil: Colinas, Pedro Alfonso. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Departamento de Química; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentin

Attachment of carbohydrates to methoxyaryl moieties leads to highly selective inhibitors of the cancer associated carbonic anhydrase isoforms IX and XII

The transmembrane isoforms of carbonic anhydrase (hCA IX and XII) have been shown to be linked to carcinogenesis and their inhibition to arrest primary tumor and metastases growth. In this paper, we present a new class of C-glycosides incorporating the methoxyaryl moiety, that was designed to selectively target and inhibit the extracellular domains of the cancer-relevant CA isozymes. The glycosides have been prepared by aldol reaction of glycosyl ketones with the appropriate aromatic aldehydes. We also present the inhibition profile of our new glycomimetics, against four isozymes of carbonic anhydrase comprising hCAs I and II (cytosolic, ubiquitous isozymes) and hCAs IX and XII (tumor associated isozymes). In this study, per-O-acetylated glycoside 4, 6 and deprotected compounds 7, 9, 10 and 12 were identified as potent and highly selective inhibitors of hCA IX and XII. These results confirm that attaching carbohydrate moieties to CA methoxyaryl pharmacophore improves and enhances its inhibitory activity. These CA inhibitors have developmental potential to selectively target cancer cells, leading to cell death.Fil: Riafrecha, Leonardo Ezequiel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Departamento de Química; ArgentinaFil: Rodríguez, Oscar Mariano. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Departamento de Química; ArgentinaFil: Vullo, Daniela. Universita Degli Studi Di Firenze; ItaliaFil: Supuran, Claudiu T.. Universita Degli Studi Di Firenze; ItaliaFil: Colinas, Pedro Alfonso. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Departamento de Química; Argentin