l- and d-Proline Thiosemicarbazone Conjugates: Coordination Behavior in Solution and the Effect of Copper(II) Coordination on Their Antiproliferative Activity

Abstract

Two enantiomerically pure thiosemicarbazone-proline conjugates with enhanced aqueous solubility, namely, 2-hydroxy-3-methyl-(S)-pyrrolidine-2-carboxylate-5-methylbenzaldehyde thiosemicarbazone [L-Pro-STSC or (S)-H(2)L] and 2-hydroxy-3-methyl-(R)-pyrrolidine-2-carboxylate-5-methylbenzaldehyde thiosemicarbazone [D-Pro-STSC or (R)-H(2)L] have been synthesized and characterized by elemental analysis, spectroscopic methods (UV-vis and (1)H and (13)C NMR), and electrospray ionization mass spectrometry. The metal complexation behavior of L-Pro-STSC, stoichiometry, and thermodynamic stability of iron(II), iron(III), copper(II), and zinc(II) complexes in 30% (w/w) dimethyl sulfoxide/H(2)O solvent mixture have been studied by pH-potentiometric, UV-vis-spectrophotometric, circular dichroism, electron paramagnetic resonance, (1)H NMR spectroscopic, and spectrofluorimetric measurements. By the reaction of CuCl(2)·2H(2)O with (S)-H(2)L and (R)-H(2)L, respectively, the complexes [Cu[(S)-H(2)L]Cl]Cl and [Cu[(R)-H(2)L]Cl]Cl have been prepared and comprehensively characterized. An X-ray diffraction study of [Cu[(R)-H(2)L]Cl]Cl showed the formation of a square-planar copper(II) complex, which builds up stacks with interplanar separation of 3.3 Å. The antiproliferative activity of two chiral ligands and their corresponding copper(II) complexes has been tested in two human cancer cell lines, namely, SW480 (colon carcinoma) and CH1 (ovarian carcinoma). The thiosemicarbazone-proline conjugates L- and D-Pro-STSC show only moderate cytotoxic potency with IC(50) values of 62 and 75 μM, respectively, in CH1 cells and >100 μM in SW480 cells. However, the corresponding copper(II) complexes are 13 and 5 times more potent in CH1 cells, based on a comparison of IC(50) values, and in SW480 cells the increase in the antiproliferative activity is even higher. In both tested cell lines, L-Pro-STSC as well as its copper(II) complex show slightly stronger antiproliferative activity than the compounds with a D-Pro moiety, yielding IC(50) values of 4.6 and 5.5 μM for [Cu(L-Pro-STSC)Cl]Cl in CH1 and SW480 cells, respectively.

Effects of Terminal Dimethylation and Metal Coordination of Proline-2-formylpyridine Thiosemicarbazone Hybrids on Lipophilicity, Antiproliferative Activity, and hR2 RNR Inhibition

“…Low aqueous solubility of TSCs is a common feature, that explains the limited number of studies in aqueous solution reported so far. 43,44,45,46,47 From the other side aqueous solubility has influence on a compound's bioavailability through solubility-limited absorption, but is important for validation of in vitro antiproliferative activity assays. 48 We reported recently on the first proline-TSC hybrids (L-and D-Pro-FTSC) and their copper(II) complexes.…”

Rákellenes tioszemikarbazonok és fémkomplexeik: a stabilitás és a biológiai aktivitás kapcsolata

“…Ez indokolta a 2009-tõl elindított vizsgálatainkat, 15 mely során számos különbözõ donorcsoportot és szubsztituenseket tartalmazó TSK (2. ábra) vas(II/III)-, réz(II)-, gallium(III)-, nikkel(II)-, cink(II)-és vanádium(IV/V)ionokkal képzett komplexeinek oldatbeli viselkedését tanulmányoztuk. [16][17][18][19][20][21][22][23][24] A képzõdõ fémkomplexek összetételének, stabilitásának és redoxi tulajdonságainak összehasonlító jellemzése mellett az a célunk, hogy feltárjuk ezen paraméterek hogyan függnek össze a biológiai aktivitással. Jelen közleményben az eddig publikált legfontosabb eredményeinket foglaljuk össze.…”

“…Másrészt ezek a ligandumok a konjugált elektronrendszerüknek és merev szerkezetüknek köszönhetõen fluoreszcensek, pH-függõ emissziós spektrumaik felbontásával a savi disszociációs állandók szintén meghatározhatók. 16,18,19 Emissziós maximumuk a látható hullámhossz-tartományba esik, ami lehetõvé teszi a sejtbejutásuk és eloszlásuk monitorozását fluoreszcens mikroszkópiával. 25 A 1 H NMR spektroszkópia segítségével nemcsak a TSK-k deprotonálódása követhetõ nyomon, hanem az izomerek jelenléte is.…”

“…27 Az általunk eddig vizsgált réz(II)-TSK komplexek ugyan változatos sztöchiometriát és koordinációs módot mutatnak, viszont közös jellemzõjük, hogy vizes közegben biológiailag releváns körülmények között (pH = 7,4, mM-os koncentrációtartomány) kiemelkedõ stabilitásúak. 15,[18][19][20]22,23 A speciációt és a komplexek szerkezetét mindig pH-potenciometria, elektronspin rezonancia (ESR) spektroszkópia és UV-látható spektrofotometria kombinált használatával határoztuk meg, az egyes publikációkban megadott kísérleti körülménynek mellett. Az 5. ábrán szereplõ TSK-k közül a Triapine, APTSC, PTSC mutat kiemelkedõ proliferációgátlást (IC 50 <1 mM, 41M humán petefészek rákos sejtvonal), 7 míg az L-Pro-STSC kicsi (IC 50 = 62 és >100 mM, CH1 humán petefészek és SW480 vastagbélrák sejtvonalak), 19 a többi ligandum elhanyagolható (IC 50 >100 mM) hatást gyakorol.…”

“…15,[18][19][20]22,23 A speciációt és a komplexek szerkezetét mindig pH-potenciometria, elektronspin rezonancia (ESR) spektroszkópia és UV-látható spektrofotometria kombinált használatával határoztuk meg, az egyes publikációkban megadott kísérleti körülménynek mellett. Az 5. ábrán szereplõ TSK-k közül a Triapine, APTSC, PTSC mutat kiemelkedõ proliferációgátlást (IC 50 <1 mM, 41M humán petefészek rákos sejtvonal), 7 míg az L-Pro-STSC kicsi (IC 50 = 62 és >100 mM, CH1 humán petefészek és SW480 vastagbélrák sejtvonalak), 19 a többi ligandum elhanyagolható (IC 50 >100 mM) hatást gyakorol. 18,20,22,23 A ligandumok antiproliferatív hatása nem korrelál a réz(II)komplexek stabilitásával.…”