Gold Compounds Inhibit the Ca2+-ATPase Activity of Brain PMCA and Human Neuroblastoma SH-SY5Y Cells and Decrease Cell Viability

Abstract

Las ATPasas de calcio de membrana plasmática (PMCA) son proteínas clave en el mantenimiento de la homeostasis del calcio (Ca2+). La desregulación de la función de las PMCA está asociada a varias patologías humanas, como las enfermedades neurodegenerativas, por lo que estas proteínas son posibles dianas farmacológicas para contrarrestarlas. Los compuestos de oro, concretamente de Au(I), son bien conocidos por su terapéuticos en la artritis reumatoide y otras enfermedades. En este trabajo se describe la capacidad de dicloro(2-piridinocarboxilato) oro(III) (1), clorotrimetilfosfinoro(I) (2), 1,3-bis(2,6- diisopropilfenil)imidazol-2-ilidencloruro de oro(I) (3), y clorotrifenilfosfinegold(I) (4) para interferir con la actividad Ca2+-ATPasa de la PMCA purificada de cerebro de cerdo y con membranas de cultivos celulares de neuroblastoma SH-SY5Y. El compuesto de Au(III) (1) inhibe la actividad de la PMCA con un valor IC50 de 4,9 M, mientras que los compuestos de Au(I) (2, 3 y 4) inhiben la actividad de la proteína con valores IC50 de 2,8, 21 y 0,9 M, respectivamente. Con respecto al sustrato nativo MgATP, los compuestos de oro 1 y 4 mostraron una inhibición de tipo no competitivo, mientras que los compuestos 2 y 3 mostraron una inhibición de tipo mixto. Todos los complejos de oro mostraron efectos citotóxicos en células de neuroblastoma humano SHSY5Y aunque los compuestos 1 y 3 fueron más citotóxicos que los compuestos 2 y 4. En resumen, este trabajo demuestra que ambos compuestos de Au (I y III) son inhibidores de alta afinidad de la actividad Ca2+-ATPasa en fracciones purificadas de PMCA y en membranas de células de neuroblastoma humano SH-SY5Y. Además, ejercen fuertes efectos citotóxicos.

Plasma membrane calcium ATPases (PMCA) are key proteins in the maintenance of calcium (Ca2+) homeostasis. Dysregulation of PMCA function is associated with several human pathologies, including neurodegenerative diseases, and, therefore, these proteins are potential drug targets to counteract those diseases. Gold compounds, namely of Au(I), are well-known for their therapeutic use in rheumatoid arthritis and other diseases for centuries. Herein, we report the ability of dichloro(2-pyridinecarboxylate)gold(III) (1), chlorotrimethylphosphinegold(I) (2), 1,3-bis(2,6-diisopropylphenyl)imidazol-2-ylidenegold(I) chloride (3), and chlorotriphenylphosphinegold(I) (4) compounds to interfere with the Ca2+-ATPase activity of pig brain purified PMCA and with membranes from SH-SY5Y neuroblastoma cell cultures. The Au(III) compound (1) inhibits PMCA activity with the IC50 value of 4.9 M, while Au(I) compounds (2, 3, and 4) inhibit the protein activity with IC50 values of 2.8, 21, and 0.9 M, respectively. Regarding the native substrate MgATP, gold compounds 1 and 4 showed a non-competitive type of inhibition, whereas compounds 2 and 3 showed a mixed type of inhibition. All gold complexes showed cytotoxic effects on human neuroblastoma SHSY5Y cells, although compounds 1 and 3 were more cytotoxic than compounds 2 and 4. In summary, this work shows that both Au (I and III) compounds are high-affinity inhibitors of the Ca2+-ATPase activity in purified PMCA fractions and in membranes from SH-SY5Y human neuroblastoma cells. Additionally, they exert strong cytotoxic effects.