Multivalent GCase enhancers: synthesis and evaluation of glyco- gold nanoparticles decorated with trihydroxypiperidine iminosugars

Questo studio riporta la preparazione dei primi iminozuccheri multivalenti costruiti su un nucleo di nanoparticelle di glico-oro (glico-AuNP) in grado di stabilizzare o potenziare l'attività dell'enzima lisosomiale GCase, che è malfunzionante nella malattia di Gaucher. Una N-noniltriidrossipiperidina è stata selezionata come unità di iminozucchero bioattiva e ulteriormente funzionalizzata, tramite cicloaddizione alchino-azide catalizzata dal rame, con un linker con terminazione tiolica, che ha consentito la coniugazione al nucleo d'oro. Questi ligandi bioattivi sono stati ottenuti con una disposizione monomerica lineare o trimerica dendritica dell'iminozucchero. La concentrazione dell'iminozucchero bioattivo sulla superficie dell'oro è stata modulata con diverse quantità di un glucoside recante un breve distanziatore con terminazione tiolica come ligando interno. Le nuove glico-AuNP rivestite con miscele di ligandi sono state completamente caratterizzate e quelle con la più alta stabilità colloidale in mezzo acquoso sono state sottoposti a valutazione biologica. Le glico-AuNP con unità bioattive di iminozuccheri trimerici hanno mostrato la capacità di stabilizzare la GCase ricombinante in un test di denaturazione termica, mentre le glico-AuNP con unità bioattive di iminozuccheri monomerici sono state in grado di aumentare l'attività della GCase mutata in fibroblasti di pazienti Gaucher di 1,9 volte a 2,2 μM. The present study reports the preparation of the first multivalent iminosugars built onto a glyco-gold nanoparticle core (glyco-AuNPs) capable of stabilizing or enhancing the activity of the lysosomal enzyme GCase, which is defective in Gaucher disease. An N nonyltrihydroxypiperidine was selected as the bioactive iminosugar unit and further functionalized, via coppercatalyzed alkyne−azide cycloaddition, with a thiol-ending linker that allowed the conjugation to the gold core. These bioactive ligands were obtained with either a linear monomeric or dendritic trimeric arrangement of the iminosugar. The concentration of the bioactive iminosugar on the gold surface was modulated with different amounts of a glucoside bearing a short thiol-ending spacer as the inner ligand. The new mixed-ligand coated glyco-AuNPs were fully characterized, and those with the highest colloidal stability in aqueous medium were subjected to biological evaluation. Glyco-AuNPs with trimeric iminosugar bioactive units showed the ability to stabilize recombinant GCase in a thermal denaturation assay, while Glyco-AuNPs with monomeric iminosugar bioactive units were able to enhance the activity of mutant GCase in Gaucher patient’s fibroblasts by 1.9-fold at 2.2 μM.