Artemisinin mediated alteration of haemin to a δ-meso oxidation product: relevance to mechanism of action

Abstract

Antimalarial drug artemisinin and haemin react in vitro, to give a δ-meso hydroxy porphyrin isolated as a stable dimethyl esterified zinc complex and characterised as (20-hydroxyprotoporphyrinato dimethyl ester)zinc(II) by NOESY, visible absorption and ESI-MS; the structure sheds light on the mechanism of action of endoperoxide antimalarials.

References

1. (a) J. N. Cumming, P. Ploypradith and G. H. Posner, Adv. Pharmacol., 1997, 37, 253; (b) S. R. Meshnick, T. E. Taylor and S. Kamchonwongpaisan, Microbiol. Rev., 1996, 60, 301.
2. R. K. Haynes and S. C. Vonwiller, Acc. Chem. Res., 1997, 30, 73; W. S. Zhou and X. X. Xu, Acc. Chem. Res., 1994, 27, 211.
3. M. Jung, Curr. Med. Chem., 1994, 1, 35.
4. D. L. Klayman, Science, 1985, 228, 1049.
5. S. R. Meshnick, Y. Z. Yang, V. Lima, F. Kuypers, S. Kamchonwongpaisan and Y. Yuthavong, Antimicrob. Agents Chemother., 1993, 37, 1108.
6. S. R. Meshnick, A. Thomas, A. Ranz, C. M. Xu and H. Z. Pan, Mol. Biochem. Parasitol., 1991, 49, 181; F. Zhang, D. K. Gosser, Jr. and S. R. Meshnick, Biochem. Pharmacol., 1992, 43, 1805.
7. D. E. Goldberg, A. F. G. Slater, A. Cerami and G. B. Henderson, Proc. Natl, Acad. Sci. USA, 1990, 87, 2931; A. F. G. Slater and A. Cerami, Nature, 1992, 355, 167.
8. C. W. Jefford, F. Favarger, M. G. H. Vicente and Y. Jacquier, Helv. Chim. Acta, 1995, 78, 452; C. W. Jefford, S. Kohmoto, D. Jaggi, G. Timári, J.-C. Rossier, M. Rudaz, O. Barbuzzi, D. Gérard, U. Burger, P. Kamalaprija, J. Mareda, G. Bernandinelli, I. Manzanares, C. J. Canfield, S. L. Fleck, B. L. Robinson and W. Peters, Helv. Chim. Acta, 1995, 78, 647; C. W. Jefford, M. G. H. Vicente, Y. Jacquier, F. Favarger, J. Mareda, P. Millasson-Schmidt, G. Brunner and U. Berger, Helv. Chim. Acta, 1996, 79, 1475.
9. G. H. Posner, S. B. Park, L. Gonzalez, D. S. Wang, J. N. Cumming, D. Klinedinst, T. A. Shapiro and M. D. Bachi, J. Am. Chem. Soc., 1996, 118, 3537; G. H. Posner, J. N. Cumming, P. Polypradith and C. H. Oh, J. Am. Chem. Soc., 1995, 117, 5885; G. H. Posner and C. H. Oh, J. Am. Chem. Soc., 1992, 114, 8328; G. H. Posner, C. H. Oh, D. Wang, L. Garena, W. K. Milhous, S. R. Meshnick and W. Asawamahasakda, J. Med. Chem., 1994, 37, 1256; G. H. Posner, D. Wang, J. N. Cumming, C. H. Oh, A. N. French, A. L. Bodley and T. A. Shapiro, J. Med. Chem., 1995, 38, 2273.
10. R. K. Haynes and S. C. Vonwiller, Tetrahedron Lett., 1996, 37, 253; R. K. Haynes and S. C. Vonwiller, Tetrahedron Lett., 1996, 37, 257.
11. Y. Z. Yang, B. Little and S. R. Meshnick, Biochem. Pharmacol., 1994, 48, 569.
12. W. N. Wu, Z. J. Yao, Y. L. Wu, K. Jiang, H. B. Chen, F. Shan and Y. Li, Chem. Commun., 1996, 2213.
13. P. A. Berman and P. A. Adams, Free Radical Biol. Med., 1997, 22, 1283.
14. Y. L. Hong, Y. Z. Yang and S. R. Meshnick, Mol. Biochem. Parasitol., 1994, 63, 121.
15. A. Robert and B. Meunier, J. Am. Chem. Soc., 1997, 119, 5968.
16. J. H. Fuhrhop and K. M. Smith, in Porphyrin and Metalloporphyrins, ed. K. M. Smith, Elsevier, Amsterdam, 1975, pp. 800–801.
17. A. L. Balch, B. C. Noll and E. P. Zovinka, J. Am. Chem. Soc., 1992, 114, 3380; I. Morishima, H. Fujii, Y. Shiro and S. Sano, Inorg. Chem., 1995, 34, 1528.
18. M. A. Ator and P. R. Ortiz de Montellano, J. Biol. Chem., 1987, 262, 1542; Y. S. Choe and P. R. Ortiz de Montellano, J. Biol. Chem., 1991, 266, 8523; A. Wilks, J. Torpey and P. R. Ortiz de Montellano, J. Biol. Chem., 1994, 269, 29 553.
19. K. Sugiyama, R. J. Highet, A. Woods, R. J. Cotter and Y. Osawa, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1997, 94, 796.
20. Y. Liu, P. Moenne-Loccoz, T. M. Loehr and P. R. Ortiz de Montellano, J. Biol. Chem., 1997, 272, 6909 and references cited therein.
21. D. L. Klayman, A. J. Lin, N. Acton, J. P. Scovill, J. M. Hoch, W. K. Milhous, A. D. Theodarides and A. S. Dobek, J. Nat. Prod., 1984, 47, 715.