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Gongolarones as antiamoeboid chemical scaffold - 13/01/23

Doi : 10.1016/j.biopha.2022.114185 
Rubén L. Rodríguez-Expósito a, b, c, 1, Desirée San Nicolás-Hernández a, b, c, 1, Ines Sifaoui a, b, c, Cristina Cuadrado d, Lizbeth Salazar-Villatoro e, María Reyes-Batlle a, b, c, Antonio Hernández-Daranas d, Maritza Omaña-Molina f, José J. Fernández g, h, , Ana R. Díaz-Marrero d, g, , José E. Piñero a, b, c, i, , Jacob Lorenzo-Morales a, b, c, i,
a Instituto Universitario de Enfermedades Tropicales y Salud Pública de Canarias (IUETSPC), Universidad de La Laguna (ULL), Tenerife, Spain 
b Departamento de Obstetricia y Ginecología, Pediatría, Medicina Preventiva y Salud Pública, Toxicología, Medicina Legal y Forense y Parasitología, Universidad de La Laguna, Tenerife, Spain 
c Red de Investigación Cooperativa en Enfermedades Tropicales (RICET), Spain 
d Instituto de Productos Naturales y Agrobiología (IPNA), Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), Tenerife, Spain 
e Departamento de Infectómica y Patogénesis Molecular, Centro de Investigación y de Estudios Avanzados del Instituto Politécnico Nacional, Ciudad de México, Mexico 
f Facultad de Estudios Superiores Iztacala, Medicina, UNAM, Tlalnepantla, 54090, Estado de México, Mexico 
g Instituto Universitario de Bio-Orgánica Antonio González (IUBO AG), Universidad de La Laguna (ULL), Tenerife, Spain 
h Departamento de Química Orgánica, Universidad de La Laguna (ULL), Tenerife, Spain 
i Consorcio Centro de Investigación Biomédica En Red (CIBER), Área de Enfermedades Infecciosas (CIBERINFEC), Instituto de Salud Carlos III, Madrid, Spain 

Corresponding authors at: Instituto Universitario de Bio-Orgánica Antonio González (IUBO AG), Universidad de La Laguna (ULL), Tenerife, Spain.Instituto Universitario de Bio-Orgánica Antonio González (IUBO AG), Universidad de La Laguna (ULL)TenerifeSpain⁎⁎Corresponding authors at: Instituto Universitario de Enfermedades Tropicales y Salud Pública de Canarias (IUETSPC), Universidad de La Laguna (ULL), Tenerife, Spain.Instituto Universitario de Enfermedades Tropicales y Salud Pública de Canarias (IUETSPC), Universidad de La Laguna (ULL)TenerifeSpain

Abstract

Free Living Amoeba (FLA) infections caused by Acanthamoeba genus include chronic nervous system diseases such as Granulomatous Amoebic Encephalitis (GAE), or a severe eye infection known as Acanthamoeba keratitis (AK). Current studies focused on therapy against these diseases are aiming to find novel compounds with amoebicidal activity and low toxicity to human tissues. Brown algae, such as Gongolaria abies-marina (previously known as Cystoseira abies-marina, S.G. Gmelin), presents bioactive molecules of interest, including some with antiprotozoal activity. In this study, six meroterpenoids were isolated and purified from the species Gongolaria abies-marina. Gongolarones A (1), B (2) and C (3) were identified as new compounds. Additionally, cystomexicone B (4), 1′-methoxyamentadione (5) and 6Z-1′-methoxyamentadione (6) were isolated. All compounds exhibited amoebicidal activity against Acanthamoeba castellanii Neff, A. polyphaga and A. griffini strains. Gongolarones A (1) and C (3) showed the lowest IC50 values against the two stages of these amoebae (trophozoite and cyst). Structure-activity relationship revealed that the cyclization by ether formation from C-12 to C-15 of 1, and the isomerization Δ2 t to Δ3 t of 3, increased the antiamoeboid activity of both compounds. Furthermore, gongolarones A (1) and C (3) triggered chromatin condensation, mitochondrial malfunction, oxidative stress, and disorganization of the tubulin-actin cytoskeleton in treated trophozoites. Moreover, transmission electron microscopy (TEM) images analysis revealed that compounds 1 and 3 induced autophagy process and inhibited the encystation process. All those results suggest that both compounds could induce programmed cell death (PCD) in Acanthamoeba.

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Graphical Abstract




ga1

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Highlights

6 different meroterpenes (16) were isolated from the alga Gongolaria abies-marina.
Novel meroterpenoids identified were named Gongolarones A (1), B (2) and C (3).
Compounds 1, 3 and 4 tiggered PCD in Acanthamoeba trophozoites.
SAR: different structure conformations of 1 and 3 increase amoebicidal activity.
TEM images analysis revealed autophagy process and encystment inhibition.

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Keywords : Acanthamoeba spp., Gongolarones, Meroterpenoid, Gongolaria abies-marina, Programmed cell death, Autophagy


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Vol 158

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