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A drug repurposing screen identifies altiratinib as a selective inhibitor of a key regulatory splicing kinase and a potential therapeutic for toxoplasmosis and malaria

Authors :
Caroline Mas
Dominique Cannella
Artur Scherf
Christopher Swale
Lucid Belmudes
Fabrice Laurent
Mohamed-Ali Hakimi
Matthew W. Bowler
Marie-Pierre Brenier-Pinchart
Yohann Couté
Nardella Flore
Alexandre Bougdour
Valeria Bellini
Institute for Advanced Biosciences / Institut pour l'Avancée des Biosciences (Grenoble) (IAB)
Centre Hospitalier Universitaire [Grenoble] (CHU)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Etablissement français du sang - Auvergne-Rhône-Alpes (EFS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)
European Molecular Biology Laboratory [Grenoble] (EMBL)
Biologie des Interactions Hôte-Parasite - Biology of Host-Parasite Interactions
Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut Pasteur [Paris]-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
BioSanté (UMR BioSanté)
Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG)
Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA))
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA))
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes (UGA)
Integrated Structural Biology Grenoble (ISBG - UMS 3518 )
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-European Molecular Biology Laboratory [Grenoble] (EMBL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)
Infectiologie et Santé Publique (UMR ISP)
Université de Tours-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)
(FRM Equipe # EQU202103012571)
ANR-11-LABX-0024,ParaFrap,Alliance française contre les maladies parasitaires(2011)
ANR-18-CE15-0023,HostQuest,Stratégies de Persistence de Toxoplasma gondii : Conquérir la Cellule Hôte et Echapper à la Réponse Immune Innée(2018)
ANR-21-CE35-0010,ApiNewDrug,Identification de nouvelles cibles thérapeutiques parmi des médicaments repositionnables pour traiter des maladies dues à des parasitaire apicomplexes(2021)
ANR-20-CE18-0006,EpiKillMal,Cibler la méthylation de l'ADN pour contrer la chimiorésistance du paludisme(2020)
ANR-10-INBS-0008,ProFI,Infrastructure Française de Protéomique(2010)
ANR-17-EURE-0003,CBH-EUR-GS,CBH-EUR-GS(2017)
European Project: 614880,Hosting Toxo
Institut Pasteur [Paris] (IP)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité)
Integrated Structural Biology Grenoble (ISBG)
Université de Tours (UT)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)
Chanteloup, Nathalie Katy
Laboratoires d'excellence - Alliance française contre les maladies parasitaires - - ParaFrap2011 - ANR-11-LABX-0024 - LABX - VALID
APPEL À PROJETS GÉNÉRIQUE 2018 - Stratégies de Persistence de Toxoplasma gondii : Conquérir la Cellule Hôte et Echapper à la Réponse Immune Innée - - HostQuest2018 - ANR-18-CE15-0023 - AAPG2018 - VALID
Identification de nouvelles cibles thérapeutiques parmi des médicaments repositionnables pour traiter des maladies dues à des parasitaire apicomplexes - - ApiNewDrug2021 - ANR-21-CE35-0010 - AAPG2021 - VALID
Cibler la méthylation de l'ADN pour contrer la chimiorésistance du paludisme - - EpiKillMal2020 - ANR-20-CE18-0006 - AAPG2020 - VALID
Infrastructure Française de Protéomique - - ProFI2010 - ANR-10-INBS-0008 - INBS - VALID
CBH-EUR-GS - - CBH-EUR-GS2017 - ANR-17-EURE-0003 - EURE - VALID
ERC Consolidator grant - Hosting Toxo - 614880 - INCOMING
Publication Year :
2021
Publisher :
HAL CCSD, 2021.

Abstract

Introductory paragraphThe apicomplexa comprise a large phylum of single-celled, obligate intracellular protozoa that infect humans and animals and cause severe parasitic diseases. Available therapeutics against these devastating diseases are limited by suboptimal efficacy and frequent side effects, as well as the emergence and spread of resistance. Here, we use a drug repurposing strategy and identify altiratinib, a compound originally developed to treat glioblastoma, as a promising drug candidate with broad spectrum activity against apicomplexans. Altiratinib is parasiticidal and blocks the development of intracellular zoites in the nanomolar range and with a high selectivity index. We have identified TgPRP4K of T. gondii as the primary target of altiratinib by genetic target deconvolution, highlighting key residues within the kinase catalytic site that, when mutated, confer resistance to the drug. We have further elucidated the molecular basis of the inhibitory mechanism and species selectivity of altiratinib for TgPRP4K as well as for its P. falciparum counterpart PfCLK3. Our data also point to structural features critical for binding of the other PfCLK3 inhibitor, TCMDC-135051. Consistent with the role of this kinase family in splicing in a broad spectrum of eukaryotes, we have shown that altiratinib causes global disruption of splicing, primarily through intron retention in both T. gondii and P. falciparum. Thus, our data establish parasitic PRP4K/CLK3 as a promising pan-apicomplexan target whose repertoire of inhibitors can be expanded by the addition of altiratinib.

Details

Language :
English
Database :
OpenAIRE
Accession number :
edsair.doi.dedup.....462f1449f90b87e9eb481c9f183fa740