Prostaglandins Isolated from the Octocoral Plexaura homomalla: In Silico and In Vitro Studies Against Different Enzymes of Cancer

Abstract

Prostaglandin A2-AcMe (1) and Prostaglandin A2 (2) were isolated from the octocoral Plexaura homomalla and three semisynthetic derivatives (3–5) were then obtained using a reduction protocol. All compounds were identified through one- and two-dimensional (1D and 2D) nuclear magnetic resonance (NMR) experiments. Additionally, evaluation of in vitro cytotoxic activity against the breast (MDA-MB-213) and lung (A549) cancer cell lines, in combination with enzymatic activity and molecular docking studies with the enzymes p38α-kinase, Src-kinase, and topoisomerase IIα, were carried out for compounds 1–5 in order to explore their potential as inhibitors of cancer-related molecular targets. Results showed that prostaglandin A2 (2) was the most potent compound with an IC50 of 16.46 and 25.20 μg/mL against MDA-MB-213 and A549 cell lines, respectively. In addition, this compound also inhibited p38α-kinase in 49% and Src-kinase in 59% at 2.5 μM, whereas topoisomerase IIα was inhibited in 64% at 10 μM. Enzymatic activity was found to be consistent with molecular docking simulations, since compound 2 also showed the lowest docking scores against the topoisomerase IIα and Src-kinase (−8.7 and −8.9 kcal/mol, respectively). Thus, molecular docking led to establish some insights into the predicted binding modes. Results suggest that prostaglandin 2 can be considered as a potential lead for development inhibitors against some enzymes present in cancer processes.

La prostaglandina A2-AcMe (1) y la prostaglandina A2 (2) se aislaron del octocoral Plexaura homomalla y luego se obtuvieron tres derivados semisintéticos (3–5) mediante un protocolo de reducción. Todos los compuestos se identificaron mediante experimentos de resonancia magnética nuclear (RMN) unidimensionales y bidimensionales (1D y 2D). Además, la evaluación de la actividad citotóxica in vitro contra las líneas celulares de cáncer de mama (MDA-MB-213) y pulmón (A549), en combinación con la actividad enzimática y los estudios de acoplamiento molecular con las enzimas p38α-quinasa, Src-quinasa y topoisomerasa IIα , se llevaron a cabo para los compuestos 1 a 5 con el fin de explorar su potencial como inhibidores de dianas moleculares relacionadas con el cáncer. Los resultados mostraron que la prostaglandina A2 (2) fue el compuesto más potente con una IC50 de 16,46 y 25,20 μg/ml frente a las líneas celulares MDA-MB-213 y A549, respectivamente. Además, este compuesto también inhibió la p38α-quinasa en un 49 % y la Src-quinasa en un 59 % a 2,5 μM, mientras que la topoisomerasa IIα fue inhibida en un 64 % a 10 μM. Se encontró que la actividad enzimática era consistente con las simulaciones de acoplamiento molecular, ya que el compuesto 2 también mostró las puntuaciones de acoplamiento más bajas contra la topoisomerasa IIα y la Src-quinasa (−8,7 y −8,9 kcal/mol, respectivamente). Por lo tanto, el acoplamiento molecular condujo a establecer algunas ideas sobre los modos de unión previstos. Los resultados sugieren que la prostaglandina 2 puede considerarse como un líder potencial para el desarrollo de inhibidores contra algunas enzimas presentes en los procesos de cáncer.