High-Throughput Screening Reveals New Glutaminase Inhibitor Molecules

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Costa, Renna K. E. ^{[1, 2]} ; Rodrigues, Camila T. ^[3] ; Campos, Jean C. H. ^[2] ; Paradela, Luciana S. ^{[1, 2]} ; Dias, Marilia M. ^[2] ; da Silva, Bianca Novaes ^[2] ; de Valega Negrao, Cyro von Zuben ^{[1, 2]} ; Goncalves, Kaliandra de Almeida ^[2] ; Ascencao, Carolline F. R. ^{[1, 2]} ; Adamoski, Douglas ^{[1, 2]} ; Mercaldi, Gustavo Fernando ^[2] ; Bastos, Alliny C. S. ^[2] ; Batista, Fernanda A. H. ^[2] ; Figueira, Ana Carolina ^[2] ; Cordeiro, Artur T. ^[2] ; Ambrosio, Andre L. B. ^[2] ; Guido, Rafael V. C. ^[3] ; Dias, Sandra M. G. ^[2]

Afiliação do(s) autor(es)

^[1] Univ Campinas UNICAMP, Inst Biol, Grad Program Genet & Mol Biol, BR-13083970 Campinas, SP - Brazil

^[2] Ctr Res Energy & Mat CNPEM, Brazilian Biosci Natl Lab LNBio, BR-13083100 Campinas, SP - Brazil

^[3] Univ Sao Paulo, Sao Carlos Inst Phys IFSC, BR-13563120 Sao Carlos, SP - Brazil

• Tipo de documento: Artigo Científico
• Fonte: ACS PHARMACOLOGY & TRANSLATIONAL SCIENCE; v. 4, n. 6, p. 1849-1866, DEC 10 2021.
• Citações Web of Science: 0

Resumo

The glutaminase (GLS) enzyme hydrolyzes glutamine into glutamate, an important anaplerotic source for the tricarboxylic acid cycle in rapidly growing cancer cells under the Warburg effect. Glutamine-derived alpha-ketoglutarate is also an important cofactor of chromatin-modifying enzymes, and through epigenetic changes, it keeps cancer cells in an undifferentiated state. Moreover, glutamate is an important neurotransmitter, and deregulated glutaminase activity in the nervous system underlies several neurological disorders. Given the proven importance of glutaminase for critical diseases, we describe the development of a new coupled enzyme-based fluorescent glutaminase activity assay formatted for 384-well plates for high-throughput screening (HTS) of glutaminase inhibitors. We applied the new methodology to screen a similar to 30,000-compound library to search for GLS inhibitors. The HTS assay identified 11 glutaminase inhibitors as hits that were characterized by in silico, biochemical, and glutaminase-based cellular assays. A structure-activity relationship study on the most promising hit (C9) allowed the discovery of a derivative, C9.22, with enhanced in vitro and cellular glutaminase-inhibiting activity. In summary, we discovered a new glutaminase inhibitor with an innovative structural scaffold and described the molecular determinants of its activity. (AU)

• Processo FAPESP: 13/23510-4 - Estudo do mescanismo de ação das vias de sinalização celular PI3K/AKt/mTOR e AMPK sobre a atividade da enzima glutaminase
• Beneficiário: Carolline Fernanda Rodrigues Ascenção
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Processo FAPESP: 15/25832-4 - Controle genético e epigenético comandado pelo metabolismo celular
• Beneficiário: Sandra Martha Gomes Dias
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Processo FAPESP: 16/09077-4 - Desenvolvimento de novos inibidores da enzima glutaminase com potencial ação antitumoral
• Beneficiário: Renna Karoline Eloi Costa
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado Direto
• Processo FAPESP: 13/07600-3 - CIBFar - Centro de Inovação em Biodiversidade e Fármacos
• Beneficiário: Glaucius Oliva
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Centros de Pesquisa, Inovação e Difusão - CEPIDs
• Processo FAPESP: 19/16351-3 - O papel das glutaminases na progressão tumoral
• Beneficiário: Sandra Martha Gomes Dias
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Processo FAPESP: 14/17820-3 - Regulação pós-transcricional da enzima glutaminase por HuR e sua relação com os altos níveis glutaminolíticos tumorais
• Beneficiário: Douglas Adamoski Meira
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado Direto
• Processo FAPESP: 14/15968-3 - Entendimento da regulação funcional da enzima glutaminase e desenvolvimento de inibidores como terapia de combate ao câncer
• Beneficiário: Sandra Martha Gomes Dias
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular