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Herrera-Mayorga V, Lara-Ramírez EE, Chacón-Vargas KF, Aguirre-Alvarado C, Rodríguez-Páez L, Alcántara-Farfán V, Cordero-Martínez J, Nogueda-Torres B, Reyes-Espinosa F, Bocanegra-García V, Rivera G. Structure-Based Virtual Screening and In Vitro Evaluation of New Trypanosoma cruzi Cruzain Inhibitors. Int J Mol Sci 2019; 20:ijms20071742. [PMID: 30970549 PMCID: PMC6479639 DOI: 10.3390/ijms20071742] [Citation(s) in RCA: 16] [Impact Index Per Article: 3.2] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [Key Words] [MESH Headings] [Track Full Text] [Download PDF] [Figures] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 03/20/2019] [Revised: 04/05/2019] [Accepted: 04/05/2019] [Indexed: 11/16/2022] Open
Abstract
Chagas disease (CD), or American trypanosomiasis, causes more than 10,000 deaths per year in the Americas. Current medical therapy for CD has low efficacy in the chronic phase of the disease and serious adverse effects; therefore, it is necessary to search for new pharmacological treatments. In this work, the ZINC15 database was filtered using the N-acylhydrazone moiety and a subsequent structure-based virtual screening was performed using the cruzain enzyme of Trypanosoma cruzi to predict new potential cruzain inhibitors. After a rational selection process, four compounds, Z2 (ZINC9873043), Z3 (ZINC9870651), Z5 (ZINC9715287), and Z6 (ZINC9861447), were chosen to evaluate their in vitro trypanocidal activity and enzyme inhibition. Compound Z5 showed the best trypanocidal activity against epimatigote (IC50 = 36.26 ± 9.9 μM) and trypomastigote (IC50 = 166.21 ± 14.5 μM and 185.1 ± 8.5 μM on NINOA and INC-5 strains, respectively) forms of Trypanosoma cruzi. In addition, Z5 showed a better inhibitory effect on Trypanosoma cruzi proteases than S1 (STK552090, 8-chloro-N-(3-morpholinopropyl)-5H-pyrimido[5,4-b]-indol-4-amine), a known cruzain inhibitor. This study encourages the use of computational tools for the rational search for trypanocidal drugs.
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Affiliation(s)
- Verónica Herrera-Mayorga
- Laboratorio de Biotecnología Farmacéutica, Centro de Biotecnología Genómica, Instituto Politécnico Nacional, Reynosa 88710, Mexico.
- Departamento de Ingeniería Bioquímica, Unidad Académica Multidisciplinaria Mante, Universidad Autónoma de Tamaulipas, Mante 89840, Mexico.
| | - Edgar E Lara-Ramírez
- Unidad de Investigación Biomédica de Zacatecas, Instituto Mexicano del Seguro Social (IMSS), Zacatecas 98000, Mexico.
| | - Karla F Chacón-Vargas
- Departamento de Parasitología, Escuela Nacional de Ciencias Biológicas, Ciudad de México 11340, Mexico.
| | - Charmina Aguirre-Alvarado
- Departamento de Bioquímica, Escuela Nacional de Ciencias Biológicas, Instituto Politécnico Nacional, Ciudad de México 11340, Mexico.
- Unidad de Investigación en Infectología e Inmunología, Centro Médico Nacional La Raza, Instituto Mexicano del Seguro Social (IMSS), Ciudad de México 029990, Mexico.
| | - Lorena Rodríguez-Páez
- Departamento de Bioquímica, Escuela Nacional de Ciencias Biológicas, Instituto Politécnico Nacional, Ciudad de México 11340, Mexico.
| | - Verónica Alcántara-Farfán
- Departamento de Bioquímica, Escuela Nacional de Ciencias Biológicas, Instituto Politécnico Nacional, Ciudad de México 11340, Mexico.
| | - Joaquín Cordero-Martínez
- Departamento de Bioquímica, Escuela Nacional de Ciencias Biológicas, Instituto Politécnico Nacional, Ciudad de México 11340, Mexico.
| | - Benjamín Nogueda-Torres
- Departamento de Parasitología, Escuela Nacional de Ciencias Biológicas, Ciudad de México 11340, Mexico.
| | - Francisco Reyes-Espinosa
- Laboratorio de Biotecnología Farmacéutica, Centro de Biotecnología Genómica, Instituto Politécnico Nacional, Reynosa 88710, Mexico.
| | - Virgilio Bocanegra-García
- Laboratorio de Biotecnología Farmacéutica, Centro de Biotecnología Genómica, Instituto Politécnico Nacional, Reynosa 88710, Mexico.
| | - Gildardo Rivera
- Laboratorio de Biotecnología Farmacéutica, Centro de Biotecnología Genómica, Instituto Politécnico Nacional, Reynosa 88710, Mexico.
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