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4-nitrobenzoate inhibits 4-hydroxybenzoate polyprenyltransferase in malaria parasites and enhances atovaquone efficacy

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Autor(es):
Verdaguer, Ignasi Bofill ; Santos, Matheus Felipe ; Mazzine Filho, Mauricio ; Castro, Gabriela Oliveira ; Hernandez, Agustin ; Peres, Manoel Aparecido ; Katzin, Alejandro Miguel ; Crispim, Marcell
Número total de Autores: 8
Tipo de documento: Artigo Científico
Fonte: FEBS Letters; v. N/A, p. 16-pg., 2025-10-14.
Resumo

Ubiquinone (UQ) is essential for the electron transport chain in Plasmodium falciparum, the causative agent of severe malaria. Its biosynthesis begins with the condensation of 4-hydroxybenzoate (4-HB) and an isoprenoid chain, catalyzed by 4-HB polyprenyltransferase (4-HPT; COQ2 gene). Atovaquone (AV) inhibits the mitochondrial bc1 complex by competing with ubiquinol (UQH2), but resistance to the synergic combination AV/proguanil therapy has emerged. Here, we show that 4-nitrobenzoate (4-NB) inhibits Pf4-HPT, enhances AV efficacy and selectivity, while preserving proguanil synergy. In Saccharomyces cerevisiae expressing PfCOQ2, 4-NB inhibited UQ biosynthesis. In vivo, 4-NB improved AV efficacy in Plasmodium berghei-infected mice. Structure-activity studies with 4-HB analogs further defined chemical features for potentiation. These findings support PfCOQ2 as a target to boost AV-based antimalarial therapy.Impact statement This study identifies a molecular rationale for enhancing atovaquone efficacy through targeted inhibition of ubiquinone biosynthesis. By validating PfCOQ2 as a druggable target and demonstrating in vivo potentiation, our findings offer strategic advance toward rational antimalarial combination therapies, moving beyond empirical approaches and addressing current resistance. (AU)

Processo FAPESP: 24/09997-2 - Biossíntese de isoprenóides em Plasmodium falciparum. Avaliação de possíveis alvos para a obtenção de novas drogas antimaláricas.
Beneficiário:Alejandro Miguel Katzin
Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
Processo FAPESP: 22/09526-4 - Inibição da enzima poliprenol quinase do parasita da malária
Beneficiário:Ignasi Bofill Verdaguer
Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
Processo FAPESP: 17/22452-1 - Biossíntese de isoprenóides em Plasmodium falciparum: avaliação de possíveis alvos para a obtenção de novas drogas antimaláricas
Beneficiário:Alejandro Miguel Katzin
Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Temático
Processo FAPESP: 23/12343-1 - Avaliação de efeitos metabólicos de terpenos sintéticos em Plasmodium falciparum para o desenvolvimento de novos fármacos
Beneficiário:Maurício Mazzine Filho
Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica