@article{KleinJoheWagneretal.2020,
  author    = {Klein, Philipp and Johe, Patrick and Wagner, Annika and Jung, Sascha and K{\"u}hlborn, Jonas and Barthels, Fabian and Tenzer, Stefan and Distler, Ute and Waigel, Waldemar and Engels, Bernd and Hellmich, Ute A. and Opatz, Till and Schirmeister, Tanja},
  title     = {New cysteine protease inhibitors: electrophilic (het)arenes and unexpected prodrug identification for the Trypanosoma protease rhodesain},
  series = {Molecules},
  volume    = {25},
  journal   = {Molecules},
  number    = {6},
  issn      = {1420-3049},
  doi       = {10.3390/molecules25061451},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-203380},
  year      = {2020},
  abstract  = {Electrophilic (het)arenes can undergo reactions with nucleophiles yielding π- or Meisenheimer (σ-) complexes or the products of the S\(_N\)Ar addition/elimination reactions. Such building blocks have only rarely been employed for the design of enzyme inhibitors. Herein, we demonstrate the combination of a peptidic recognition sequence with such electrophilic (het)arenes to generate highly active inhibitors of disease-relevant proteases. We further elucidate an unexpected mode of action for the trypanosomal protease rhodesain using NMR spectroscopy and mass spectrometry, enzyme kinetics and various types of simulations. After hydrolysis of an ester function in the recognition sequence of a weakly active prodrug inhibitor, the liberated carboxylic acid represents a highly potent inhibitor of rhodesain (K\(_i\) = 4.0 nM). The simulations indicate that, after the cleavage of the ester, the carboxylic acid leaves the active site and re-binds to the enzyme in an orientation that allows the formation of a very stable π-complex between the catalytic dyad (Cys-25/His-162) of rhodesain and the electrophilic aromatic moiety. The reversible inhibition mode results because the S\(_N\)Ar reaction, which is found in an alkaline solvent containing a low molecular weight thiol, is hindered within the enzyme due to the presence of the positively charged imidazolium ring of His-162. Comparisons between measured and calculated NMR shifts support this interpretation},
  language  = {en}
}
@article{OliAbdelmohsenHentscheletal.2014,
  author    = {Oli, Swarna and Abdelmohsen, Usama Ramadan and Hentschel, Ute and Schirmeister, Tanja},
  title     = {Identification of Plakortide E from the Caribbean Sponge Plakortis halichondroides as a Trypanocidal Protease Inhibitor using Bioactivity-Guided Fractionation},
  series = {MARINE DRUGS},
  volume    = {12},
  journal   = {MARINE DRUGS},
  number    = {5},
  issn      = {1660-3397},
  doi       = {10.3390/md12052614},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-116536},
  pages     = {2614-2622},
  year      = {2014},
  abstract  = {In this paper, we report new protease inhibitory activity of plakortide E towards cathepsins and cathepsin-like parasitic proteases. We further report on its anti-parasitic activity against Trypanosoma brucei with an IC50 value of 5 mu M and without cytotoxic effects against J774.1 macrophages at 100 mu M concentration. Plakortide E was isolated from the sponge Plakortis halichondroides using enzyme assay-guided fractionation and identified by NMR spectroscopy and mass spectrometry. Furthermore, enzyme kinetic studies confirmed plakortide E as a non-competitive, slowly-binding, reversible inhibitor of rhodesain.},
  language  = {en}
}
@article{PimentelElardoBubackGulderetal.2011,
  author    = {Pimentel-Elardo, Sheila M. and Buback, Verena and Gulder, Tobias A. M. and Bugni, Tim S. and Reppart, Jason and Bringmann, Gerhard and Ireland, Chris M. and Schirmeister, Tanja and Hentschel, Ute},
  title     = {New Tetromycin Derivatives with Anti-Trypanosomal and Protease Inhibitory Activities},
  series = {Marine drugs},
  volume    = {9},
  journal   = {Marine drugs},
  number    = {10},
  doi       = {10.3390/md9101682},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-141171},
  pages     = {1682-1697},
  year      = {2011},
  abstract  = {Four new tetromycin derivatives, tetromycins 1-4 and a previously known one, tetromycin B (5) were isolated from Streptomyces axinellae Pol001(T) cultivated from the Mediterranean sponge Axinella polypoides. Structures were assigned using extensive 1D and 2D NMR spectroscopy as well as HRESIMS analysis. The compounds were tested for antiparasitic activities against Leishmania major and Trypanosoma brucei, and for protease inhibition against several cysteine proteases such as falcipain, rhodesain, cathepsin L, cathepsin B, and viral proteases SARS-CoV M(pro), and PL(pro). The compounds showed antiparasitic activities against T. brucei and time-dependent inhibition of cathepsin L-like proteases with K(i) values in the low micromolar range.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Kaeppler2004,
  author    = {K{\"a}ppler, Ulrich},
  title     = {Synthese und Testung nichtpeptidischer Cystein-Protease-Inhibitoren - Etacryns{\"a}ure als Leitstruktur},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-12122},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2004},
  abstract  = {Cystein-Proteasen sind in eine Vielzahl physiologischer und pathophysiologischen Prozesse involviert. Auch bei humanpathogenen Parasiten sind sie weit verbreitet und f{\"u}r das {\"U}berleben der Erreger essentiell. Substanzen, die diese Proteasen hemmen, k{\"o}nnten daher bei vielen Indikationen als neue Arzneistoffe eingesetzt werden. In der vorliegenden Arbeit wurden nichtpeptidische Cystein-Proteaseinhibitoren synthetisiert, die als elektrophile Gruppe ein a,b-unges{\"a}ttigtes Keton enthalten, und den Cysteinrest im aktiven Zentrum der Proteasen in einer Michael-Reaktion addieren. Als Leitstruktur diente das Diuretikum Etacryns{\"a}ure, dessen Struktur an verschiedenen Positionen modifiziert wurde. Der Hauptsyntheseweg kann wie folgt beschrieben werden: Die Acylseitenkette gew{\"u}nschter Kettenl{\"a}nge wurde durch Friedel-Crafts-Acylierung in entsprechend substituierte Anisole eingef{\"u}hrt. Diese wurden in einer unmittelbar anschließenden Reaktion zu acylierten Phenolen gespalten, die in einem Folgeschritt mit Bromessigs{\"a}ureethylester zu acylierten Phenoxyessigs{\"a}ureethylestern verethert wurden. In diese wurde in a-Position zum Keton eine Doppelbindung eingef{\"u}hrt. {\"U}ber eine Mannich-Reaktion mit N,N,N',N'-Tetramethyldiaminomethan/Acetanhydrid oder Urotropin/Acetanhydrid erh{\"a}lt man so die acylierten Phenoxyessigs{\"a}ureethylester mit a,b-unges{\"a}ttigter Ketonstruktur. Zur Darstellung der entsprechenden unges{\"a}ttigten S{\"a}uren aus den acylierten Phenoxyessigs{\"a}ureethylestern bedient man sich einer basenkatalysierten Aldokondensation mit Formaldehyd, unter deren Bedingungen der Ethylester zur S{\"a}ure gespalten wird. Kupplung von Etacryns{\"a}ure mit Aminen unter Aktivierung mit DCC/N-Hydroxysuccinimid f{\"u}hrte zu den Etacryns{\"a}ureamiden. Methylierung der acylierten Phenole und anschließende Mannich-Reaktion dient der Darstellung der acylierten Anisole mit a,b-unges{\"a}ttigter Ketonstruktur. Auf diesem Syntheseweg wurden 28 Derivate mit Michael-System synthetisiert. Diese wurden an den Cystein-Proteasen Papain, Cathepsin B (CB), Falcipain (FP) und Rhodesain (RD) getestet. Gegen Serin-Proteasen wurde keine Hemmung festgestellt. Die meisten Inhibitoren zeigten bei CB, FP und RD eine nicht-zeitabh{\"a}ngige Kinetik der Enzyminaktivierung. Nur bei Papain wurde eine zeitabh{\"a}ngige Kinetik beobachtet. Die Substanzen wurden zwar als irreversible Inhibitoren konzipiert, Dialyseversuche beweisen jedoch eine reversible Hemmung. Da eine Vergleichssubstanz ohne aktivierte Doppelbindung unwirksam ist, kann von einer kovalenten Reaktion mit den Cystein-Proteasen ausgegangen werden. Bestimmt wurden die Dissoziationskonstanten Ki der Enzym-Inhibitor-Komplexe EI als Maß f{\"u}r die Affinit{\"a}ten der Inhibitoren zum Enzym und, soforn m{\"o}glich, auch die Alkylierungsgeschwindigkeitskonstanten ki der Reaktion zu modifiziertem Enzym E-I. Eine allgemeine Selektivit{\"a}t f{\"u}r einzelne Enzyme konnte nicht gefunden werden. Die besten Inhibitoren (Ki = 3.2 - 57.5 µM) waren die Etacryns{\"a}ureamide. Die Analyse der Struktur-Wirkungs-Beziehungen ergab, dass wie erwartet das a,b-unges{\"a}ttigte System essentiell f{\"u}r die Wirksamkeit an Cystein-Proteasen ist, ebenso ein aromatischer Ring. Eine l{\"a}ngere Seitenkette an der Doppelbindung, die mindestens einen Ethylrest tr{\"a}gt, sowie zwei benachbarte Halogenatome am aromatischen Ring erwiesen sich als wirkungssteigernd. Ester und Amide zeigten generell bessere Hemmeigenschaften als die freien S{\"a}uren. Methoxy-Gruppen am Aromaten hatten keinen Wirkungsverlust zur Folge, senken aber die L{\"o}slichkeit in w{\"a}ssrigem Medium. Viel versprechend ist auch der [5-Chlor-2-(2-methylenbutyryl)-phenoxy]-essigs{\"a}ureethylester, der das a,b-unges{\"a}ttigte Doppelbindungs-System in ortho-Position zum phenolischen Sauerstoffatom tr{\"a}gt. Innerhalb der Amide sind kurze, volumin{\"o}se Reste wie der tertButylrest von Vorteil, eine gewisse Selektivit{\"a}t wird mit langkettigen Amiden wie dem n-Hexylamid f{\"u}r FP gegen{\"u}ber CB und RD erreicht. Die Verbindungen wurden auf die Wachstumshemmung von grampositiven und gramnegativen Problemkeimen, sowie auf die Hemmung der Biofilmbildung grampositiver Erreger getestet. Bei gramnegativen Keimen wurde das Wachstum nicht gehemmt. Bei den grampositiven Keimen Staphylococcus aureus und S. epidermidis wirkten ebenfalls der Etacryns{\"a}ureethylester und das Hexylamid, Benzylamid, Anilid der Etacryns{\"a}ure am besten (MHK = 5 - 20 µM). Die genannten Verbindungen zeigten auch die st{\"a}rkste Hemmwirkung auf die Biofilmbildung (100 \% bei 20 - 40 µM bis zu 95 \% bei 2.5 - 5 µM an S. aureus). Aufgrund positiver Screeningergebnisse in einem enzymatischen HPLC-Assays an der humanen SARS-Coronavirus Hauptprotease (SARS-CoV Mpro) wurden Docking-Experimente mit Etacryns{\"a}ure-tertbutylamid an der humanen SARS-Coronavirus Hauptprotease (SARS-CoV Mpro) durchgef{\"u}hrt. Die Ergebnisse f{\"u}hrten zur Synthese einer modifizierten Verbindung, die eine geringe Verbesserung der Enzyminhibition im fluorimetrischen Assay zeigte.},
  subject      = {Cysteinproteasen},
  language  = {de}
}