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Thiopurine Derivative-Induced Fpg/Nei DNA Glycosylase Inhibition: Structural, Dynamic and Functional Insights

Authors :
Zahira Tber
Vincent Roy
Charlotte Rieux
Vincent Aucagne
Stéphane Goffinont
Luigi A. Agrofoglio
Bertrand Castaing
Franck Coste
Martine Guérin
Stéphane Bourg
Norbert Garnier
Virginie Gaudon
J. Cros
Artur Biela
Centre de biophysique moléculaire (CBM)
Université d'Orléans (UO)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)
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Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN)
Normandie Université (NU)
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Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université d'Orléans (UO)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
CASTAING, Bertrand
Source :
International Journal of Molecular Sciences, International Journal of Molecular Sciences, MDPI, 2020, 21 (6), pp.2058. ⟨10.3390/ijms21062058⟩, International Journal of Molecular Sciences, Vol 21, Iss 6, p 2058 (2020), Volume 21, Issue 6, International Journal of Molecular Sciences, 2020, 21 (6), pp.2058. ⟨10.3390/ijms21062058⟩, 'International Journal of Molecular Sciences ', vol: 21, pages: 2058-1-2058-28 (2020)
Publication Year :
2020
Publisher :
MDPI AG, 2020.

Abstract

International audience; DNA glycosylases are emerging as relevant pharmacological targets in inflammation, cancer and neurodegenerative diseases. Consequently, the search for inhibitors of these enzymes has become a very active research field. As a continuation of previous work that showed that 2-thioxanthine (2TX) is an irreversible inhibitor of zinc finger (ZnF)-containing Fpg/Nei DNA glycosylases, we designed and synthesized a mini-library of 2TX-derivatives (TXn) and evaluated their ability to inhibit Fpg/Nei enzymes. Among forty compounds, four TXn were better inhibitors than 2TX for Fpg. Unexpectedly, but very interestingly, two dithiolated derivatives more selectively and efficiently inhibit the zincless finger (ZnLF)-containing enzymes (human and mimivirus Neil1 DNA glycosylases hNeil1 and MvNei1, respectively). By combining chemistry, biochemistry, mass spectrometry, blind and flexible docking and X-ray structure analysis, we localized new TXn binding sites on Fpg/Nei enzymes. This endeavor allowed us to decipher at the atomic level the mode of action for the best TXn inhibitors on the ZnF-containing enzymes. We discovered an original inhibition mechanism for the ZnLF-containing Fpg/Nei DNA glycosylases by disulfide cyclic trimeric forms of dithiopurines. This work paves the way for the design and synthesis of a new structural class of inhibitors for selective pharmacological targeting of hNeil1 in cancer and neurodegenerative diseases.

Details

ISSN :
14220067 and 16616596
Volume :
21
Database :
OpenAIRE
Journal :
International Journal of Molecular Sciences
Accession number :
edsair.doi.dedup.....2e27c1dec631cb5118943b0f3c5fa913
Full Text :
https://doi.org/10.3390/ijms21062058