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Rizo-Liendo A, Sifaoui I, Cartuche L, Arberas-Jiménez I, Reyes-Batlle M, Fernández JJ, Piñero JE, Díaz-Marrero AR, Lorenzo-Morales J. Evaluation of Indolocarbazoles from Streptomyces sanyensis as a Novel Source of Therapeutic Agents against the Brain-Eating Amoeba Naegleria fowleri. Microorganisms 2020; 8:microorganisms8050789. [PMID: 32466301 PMCID: PMC7285321 DOI: 10.3390/microorganisms8050789] [Citation(s) in RCA: 11] [Impact Index Per Article: 2.8] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [Key Words] [Track Full Text] [Download PDF] [Figures] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 05/06/2020] [Revised: 05/16/2020] [Accepted: 05/22/2020] [Indexed: 12/20/2022] Open
Abstract
Naegleria fowleri is an opportunistic pathogenic free-living amoeba which is able to rapidly colonize the central nervous system (CNS) and causes a lethal infection known as primary amoebic meningoencephalitis (PAM). Furthermore, more than 98% of the known cases of PAM are fatal and affect mainly children under 12 and young adults. Until now, no fully effective therapeutic agents against N. fowleri are available and hence the urgent need to find novel agents to treat PAM. At present, PAM therapy is based on the combination of amphotericin B, miltefosine, among others, with unwanted toxic effects. Recently, our team isolated various indolocarbazoles (ICZs) from the culture of a mangrove strain of Streptomyces sanyensis which showed activity against kinetoplastids and the Acanthamoeba genus. Hence, in this study, the activity of the previously isolated ICZs, staurosporine (STS), 7-oxostaurosporine (7OSTS), 4′-demethylamino-4′-oxostaurosporine, and streptocarbazole B, was evaluated against two type strains of N. fowleri. Furthermore, the performed activity assays revealed that STS was the most active ICZ presenting an inhibitory concentration 50 (IC50) of 0.08 ± 0.02 µM (SI 109.3). Moreover, STS induced programmed cell death (PCD) in the treated amoebae by triggering DNA condensation, mitochondrial disfunction, cell membrane disruption, and reactive oxygen species (ROS) generation. Therefore, STS could be a promising therapeutic agent against PAM.
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Affiliation(s)
- Aitor Rizo-Liendo
- Instituto Universitario de Enfermedades Tropicales y Salud Pública de Canarias (IUETSPC), Universidad de La Laguna (ULL), Avda. Astrofísico Fco. Sánchez s/n, 38203 La Laguna, Tenerife, Spain; (A.R.-L.); (I.S.); (I.A.-J.); (M.R.-B.)
- Departamento de Obstetricia, Ginecología, Pediatría, Medicina Preventiva y Salud Pública, Toxicología, Medicina Legal y Forense y Parasitología, Universidad De La Laguna, 38203 La Laguna, Tenerife, Spain
| | - Ines Sifaoui
- Instituto Universitario de Enfermedades Tropicales y Salud Pública de Canarias (IUETSPC), Universidad de La Laguna (ULL), Avda. Astrofísico Fco. Sánchez s/n, 38203 La Laguna, Tenerife, Spain; (A.R.-L.); (I.S.); (I.A.-J.); (M.R.-B.)
- Departamento de Obstetricia, Ginecología, Pediatría, Medicina Preventiva y Salud Pública, Toxicología, Medicina Legal y Forense y Parasitología, Universidad De La Laguna, 38203 La Laguna, Tenerife, Spain
| | - Luis Cartuche
- Instituto Universitario de Bio-Orgánica Antonio González (IUBO AG), Universidad de La Laguna (ULL), Avda. Astrofísico Fco. Sánchez 2, 38206 La Laguna, Tenerife, Spain; (L.C.); (J.J.F.); (A.R.D.-M.)
- Departamento de Química y Ciencias Exactas, Sección Química Básica y Aplicada, Universidad Técnica Particular de Loja (UTPL), San Cayetano alto s/n, 1101608 Loja, Ecuador
| | - Iñigo Arberas-Jiménez
- Instituto Universitario de Enfermedades Tropicales y Salud Pública de Canarias (IUETSPC), Universidad de La Laguna (ULL), Avda. Astrofísico Fco. Sánchez s/n, 38203 La Laguna, Tenerife, Spain; (A.R.-L.); (I.S.); (I.A.-J.); (M.R.-B.)
- Departamento de Obstetricia, Ginecología, Pediatría, Medicina Preventiva y Salud Pública, Toxicología, Medicina Legal y Forense y Parasitología, Universidad De La Laguna, 38203 La Laguna, Tenerife, Spain
| | - María Reyes-Batlle
- Instituto Universitario de Enfermedades Tropicales y Salud Pública de Canarias (IUETSPC), Universidad de La Laguna (ULL), Avda. Astrofísico Fco. Sánchez s/n, 38203 La Laguna, Tenerife, Spain; (A.R.-L.); (I.S.); (I.A.-J.); (M.R.-B.)
- Departamento de Obstetricia, Ginecología, Pediatría, Medicina Preventiva y Salud Pública, Toxicología, Medicina Legal y Forense y Parasitología, Universidad De La Laguna, 38203 La Laguna, Tenerife, Spain
| | - José J. Fernández
- Instituto Universitario de Bio-Orgánica Antonio González (IUBO AG), Universidad de La Laguna (ULL), Avda. Astrofísico Fco. Sánchez 2, 38206 La Laguna, Tenerife, Spain; (L.C.); (J.J.F.); (A.R.D.-M.)
- Departamento de Química Orgánica, Universidad de La Laguna (ULL), Avda. Astrofísico Fco. Sánchez s/n, 38206 La Laguna, Tenerife, Spain
| | - José E. Piñero
- Instituto Universitario de Enfermedades Tropicales y Salud Pública de Canarias (IUETSPC), Universidad de La Laguna (ULL), Avda. Astrofísico Fco. Sánchez s/n, 38203 La Laguna, Tenerife, Spain; (A.R.-L.); (I.S.); (I.A.-J.); (M.R.-B.)
- Departamento de Obstetricia, Ginecología, Pediatría, Medicina Preventiva y Salud Pública, Toxicología, Medicina Legal y Forense y Parasitología, Universidad De La Laguna, 38203 La Laguna, Tenerife, Spain
- Correspondence: (J.E.P.); (J.L.-M.)
| | - Ana R. Díaz-Marrero
- Instituto Universitario de Bio-Orgánica Antonio González (IUBO AG), Universidad de La Laguna (ULL), Avda. Astrofísico Fco. Sánchez 2, 38206 La Laguna, Tenerife, Spain; (L.C.); (J.J.F.); (A.R.D.-M.)
| | - Jacob Lorenzo-Morales
- Instituto Universitario de Enfermedades Tropicales y Salud Pública de Canarias (IUETSPC), Universidad de La Laguna (ULL), Avda. Astrofísico Fco. Sánchez s/n, 38203 La Laguna, Tenerife, Spain; (A.R.-L.); (I.S.); (I.A.-J.); (M.R.-B.)
- Departamento de Obstetricia, Ginecología, Pediatría, Medicina Preventiva y Salud Pública, Toxicología, Medicina Legal y Forense y Parasitología, Universidad De La Laguna, 38203 La Laguna, Tenerife, Spain
- Correspondence: (J.E.P.); (J.L.-M.)
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Cartuche L, Sifaoui I, López-Arencibia A, Bethencourt-Estrella CJ, San Nicolás-Hernández D, Lorenzo-Morales J, Piñero JE, Díaz-Marrero AR, Fernández JJ. Antikinetoplastid Activity of Indolocarbazoles from Streptomyces sanyensis. Biomolecules 2020; 10:biom10040657. [PMID: 32344693 PMCID: PMC7226613 DOI: 10.3390/biom10040657] [Citation(s) in RCA: 17] [Impact Index Per Article: 4.3] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [Key Words] [MESH Headings] [Grants] [Track Full Text] [Download PDF] [Figures] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 02/18/2020] [Revised: 04/15/2020] [Accepted: 04/17/2020] [Indexed: 12/13/2022] Open
Abstract
Chagas disease and leishmaniasis are neglected tropical diseases caused by kinetoplastid parasites of Trypanosoma and Leishmania genera that affect poor and remote populations in developing countries. These parasites share similar complex life cycles and modes of infection. It has been demonstrated that the particular group of phosphorylating enzymes, protein kinases (PKs), are essential for the infective mechanisms and for parasite survival. The natural indolocarbazole staurosporine (STS, 1) has been extensively used as a PKC inhibitor and its antiparasitic effects described. In this research, we analyze the antikinetoplastid activities of three indolocarbazole (ICZs) alkaloids of the family of staurosporine STS, 2-4, and the commercial ICZs rebeccamycin (5), K252a (6), K252b (7), K252c (8), and arcyriaflavin A (9) in order to establish a plausive approach to the mode of action and to provide a preliminary qualitative structure-activity analysis. The most active compound was 7-oxostaurosporine (7OSTS, 2) that showed IC50 values of 3.58 ± 1.10; 0.56 ± 0.06 and 1.58 ± 0.52 µM against L. amazonensis; L. donovani and T. cruzi, and a Selectivity Index (CC50/IC50) of 52 against amastigotes of L. amazonensis compared to the J774A.1 cell line of mouse macrophages.
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Affiliation(s)
- Luis Cartuche
- Instituto Universitario de Bio-Orgánica Antonio González (IUBO AG), Universidad de La Laguna (ULL), Avda. Astrofísico F. Sánchez 2, 38206 La Laguna, Tenerife, Spain
- Departamento de Química y Ciencias Exactas, Sección Química Básica y Aplicada, Universidad Técnica Particular de Loja (UTPL), San Cayetano alto s/n, A.P. 1101608, Loja, Ecuador
| | - Ines Sifaoui
- Instituto Universitario de Enfermedades Tropicales y Salud Pública de Canarias (IUETSPC), Departamento de Obstetricia y Ginecología, Pediatría, Medicina Preventiva y Salud Pública, Toxicología, Medicina Legal y Forense y Parasitología, Universidad de La Laguna, Avda. Astrofísico F. Sánchez s/n, 38206 La Laguna, Tenerife, Spain
| | - Atteneri López-Arencibia
- Instituto Universitario de Enfermedades Tropicales y Salud Pública de Canarias (IUETSPC), Departamento de Obstetricia y Ginecología, Pediatría, Medicina Preventiva y Salud Pública, Toxicología, Medicina Legal y Forense y Parasitología, Universidad de La Laguna, Avda. Astrofísico F. Sánchez s/n, 38206 La Laguna, Tenerife, Spain
| | - Carlos J. Bethencourt-Estrella
- Instituto Universitario de Enfermedades Tropicales y Salud Pública de Canarias (IUETSPC), Departamento de Obstetricia y Ginecología, Pediatría, Medicina Preventiva y Salud Pública, Toxicología, Medicina Legal y Forense y Parasitología, Universidad de La Laguna, Avda. Astrofísico F. Sánchez s/n, 38206 La Laguna, Tenerife, Spain
| | - Desirée San Nicolás-Hernández
- Instituto Universitario de Enfermedades Tropicales y Salud Pública de Canarias (IUETSPC), Departamento de Obstetricia y Ginecología, Pediatría, Medicina Preventiva y Salud Pública, Toxicología, Medicina Legal y Forense y Parasitología, Universidad de La Laguna, Avda. Astrofísico F. Sánchez s/n, 38206 La Laguna, Tenerife, Spain
| | - Jacob Lorenzo-Morales
- Instituto Universitario de Enfermedades Tropicales y Salud Pública de Canarias (IUETSPC), Departamento de Obstetricia y Ginecología, Pediatría, Medicina Preventiva y Salud Pública, Toxicología, Medicina Legal y Forense y Parasitología, Universidad de La Laguna, Avda. Astrofísico F. Sánchez s/n, 38206 La Laguna, Tenerife, Spain
| | - José E. Piñero
- Instituto Universitario de Enfermedades Tropicales y Salud Pública de Canarias (IUETSPC), Departamento de Obstetricia y Ginecología, Pediatría, Medicina Preventiva y Salud Pública, Toxicología, Medicina Legal y Forense y Parasitología, Universidad de La Laguna, Avda. Astrofísico F. Sánchez s/n, 38206 La Laguna, Tenerife, Spain
- Correspondence: (J.E.P.); (A.R.D.-M.); (J.J.F.)
| | - Ana R. Díaz-Marrero
- Instituto Universitario de Bio-Orgánica Antonio González (IUBO AG), Universidad de La Laguna (ULL), Avda. Astrofísico F. Sánchez 2, 38206 La Laguna, Tenerife, Spain
- Correspondence: (J.E.P.); (A.R.D.-M.); (J.J.F.)
| | - José J. Fernández
- Instituto Universitario de Bio-Orgánica Antonio González (IUBO AG), Universidad de La Laguna (ULL), Avda. Astrofísico F. Sánchez 2, 38206 La Laguna, Tenerife, Spain
- Departamento de Química Orgánica, Universidad de La Laguna (ULL), Avda. Astrofísico F. Sánchez, 2, 38206 La Laguna, Tenerife, Spain
- Correspondence: (J.E.P.); (A.R.D.-M.); (J.J.F.)
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Cartuche L, Reyes-Batlle M, Sifaoui I, Arberas-Jiménez I, Piñero JE, Fernández JJ, Lorenzo-Morales J, Díaz-Marrero AR. Antiamoebic Activities of Indolocarbazole Metabolites Isolated from Streptomyces sanyensis Cultures. Mar Drugs 2019; 17:md17100588. [PMID: 31627366 PMCID: PMC6836125 DOI: 10.3390/md17100588] [Citation(s) in RCA: 9] [Impact Index Per Article: 1.8] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [Key Words] [MESH Headings] [Track Full Text] [Download PDF] [Figures] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 09/30/2019] [Revised: 10/11/2019] [Accepted: 10/15/2019] [Indexed: 12/19/2022] Open
Abstract
Indolocarbazoles are a family of natural alkaloids characterized by their potent protein kinase and topoisomerase I inhibitory activity. Among them, staurosporine (1) has exhibited promising inhibitory activity against parasites. Based on new insights on the activity and mechanism of action of STS in Acanthamoeba parasites, this work reports the isolation, identification, and the anti-Acanthamoeba activity of the minor metabolites 7-oxostaurosporine (2), 4′-demethylamino-4′-oxostaurosporine (3), and streptocarbazole B (4), isolated from cultures of the mangrove strain Streptomyces sanyensis. A clear correlation between the antiparasitic activities and the structural elements and conformations of the indolocarbazoles 1–4 was observed. Also, the study reveals that 7-oxostaurosporine (2) affects membrane permeability and causes mitochondrial damages on trophozoites of A. castellanii Neff.
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Affiliation(s)
- Luis Cartuche
- Instituto Universitario de Bio-Orgánica Antonio González (IUBO AG), Centro de Investigaciones Biomédicas de Canarias (CIBICAN), Universidad de La Laguna (ULL), Avda. Astrofísico F. Sánchez 2, 38206 La Laguna, Tenerife, Spain.
- Departamento de Química y Ciencias Exactas, Sección Química Básica y Aplicada, Universidad Técnica Particular de Loja (UTPL), San Cayetano alto s/n, A.P. 1101608 Loja, Ecuador.
| | - María Reyes-Batlle
- Instituto Universitario de Enfermedades Tropicales y Salud Pública de Islas Canarias, Departamento de Obstetricia y Ginecología, Pediatría, Medicina Preventiva y Salud Pública, Toxicología, Medicina Legal y Forense y Parasitología, Universidad de La Laguna, Avda. Astrofísico F. Sánchez s/n, 38206 La Laguna, Tenerife, Spain.
| | - Ines Sifaoui
- Instituto Universitario de Enfermedades Tropicales y Salud Pública de Islas Canarias, Departamento de Obstetricia y Ginecología, Pediatría, Medicina Preventiva y Salud Pública, Toxicología, Medicina Legal y Forense y Parasitología, Universidad de La Laguna, Avda. Astrofísico F. Sánchez s/n, 38206 La Laguna, Tenerife, Spain.
| | - Iñigo Arberas-Jiménez
- Instituto Universitario de Enfermedades Tropicales y Salud Pública de Islas Canarias, Departamento de Obstetricia y Ginecología, Pediatría, Medicina Preventiva y Salud Pública, Toxicología, Medicina Legal y Forense y Parasitología, Universidad de La Laguna, Avda. Astrofísico F. Sánchez s/n, 38206 La Laguna, Tenerife, Spain.
| | - José E Piñero
- Instituto Universitario de Enfermedades Tropicales y Salud Pública de Islas Canarias, Departamento de Obstetricia y Ginecología, Pediatría, Medicina Preventiva y Salud Pública, Toxicología, Medicina Legal y Forense y Parasitología, Universidad de La Laguna, Avda. Astrofísico F. Sánchez s/n, 38206 La Laguna, Tenerife, Spain.
| | - José J Fernández
- Instituto Universitario de Bio-Orgánica Antonio González (IUBO AG), Centro de Investigaciones Biomédicas de Canarias (CIBICAN), Universidad de La Laguna (ULL), Avda. Astrofísico F. Sánchez 2, 38206 La Laguna, Tenerife, Spain.
- Departamento de Química Orgánica, Universidad de La Laguna (ULL), Avda. Astrofísico F. Sánchez, 2, 38206 La Laguna, Tenerife, Spain.
| | - Jacob Lorenzo-Morales
- Instituto Universitario de Enfermedades Tropicales y Salud Pública de Islas Canarias, Departamento de Obstetricia y Ginecología, Pediatría, Medicina Preventiva y Salud Pública, Toxicología, Medicina Legal y Forense y Parasitología, Universidad de La Laguna, Avda. Astrofísico F. Sánchez s/n, 38206 La Laguna, Tenerife, Spain.
| | - Ana R Díaz-Marrero
- Instituto Universitario de Bio-Orgánica Antonio González (IUBO AG), Centro de Investigaciones Biomédicas de Canarias (CIBICAN), Universidad de La Laguna (ULL), Avda. Astrofísico F. Sánchez 2, 38206 La Laguna, Tenerife, Spain.
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Kapoor S. STAUROSPORINE AND ITS EVOLVING ROLE IN INHIBITION OF GROWTH IN MALIGNANT TUMORS. Rev Inst Med Trop Sao Paulo 2013; 55:124. [DOI: 10.1590/s0036-46652013000200016] [Citation(s) in RCA: 0] [Impact Index Per Article: 0] [Reference Citation Analysis] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Indexed: 11/22/2022] Open
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