Dissociative Electron Attachment Dynamics of a Promising Cancer Drug Indicates Its Radiosensitizing Potential
Jazyk angličtina Země Německo Médium print-electronic
Typ dokumentu časopisecké články
Grantová podpora
P 30332
Austrian Science Fund FWF - Austria
P30332, I5390
Austrian Science Fund
21-26601X
Grantová Agentura České Republiky
CZ.02.01.01/00/22_008/0004649 QUEENTECH
Ministerstvo Školství, Mládeže a Tělovýchovy
PubMed
38980970
DOI
10.1002/anie.202407469
Knihovny.cz E-zdroje
- Klíčová slova
- dissociative electron attachment, gas phase reactions, low-energy electron, radiosensitizers, reaction mechanisms,
- MeSH
- azetidiny chemie farmakologie MeSH
- elektrony * MeSH
- kvantová teorie MeSH
- molekulární struktura MeSH
- protinádorové látky * chemie farmakologie MeSH
- radiosenzibilizující látky * chemie farmakologie MeSH
- Publikační typ
- časopisecké články MeSH
- Názvy látek
- azetidiny MeSH
- protinádorové látky * MeSH
- radiosenzibilizující látky * MeSH
2-Bromo-1-(3,3-dinitroazetidin-1-yl)ethan-1-one (RRx-001) is a hypoxic cell chemotherapeutics with already demonstrated synergism in combined chemo-radiation therapy. The interaction of the compound with secondary low-energy electrons formed in large amounts during the physico-chemical phase of the irradiation may lead to these synergistic effects. The present study focuses on the first step of RRx-001 interaction with low-energy electrons in which a transient anion is formed and fragmented. Combination of two experiments allows us to disentangle the decay of the RRx-001 anion on different timescales. Sole presence of the electron initiates rapid dissociation of NO2 and HNO2 neutrals while NO2 - and Br- anions are produced both directly and via intermediate complexes. Based on our quantum chemical calculations, we propose that bidirectional state switching between π*(NO2) and σ*(C-Br) states explains the experimental spectra. The fast dynamics monitored will impact the condensed phase chemistry of the anion as well.
Zobrazit více v PubMed
E. Alizadeh, T. M. Orlando, L. Sanche, Annu. Rev. Phys. Chem. 2015, 66, 379;
C. R. Arumainayagam, R. T. Garrod, M. C. Boyer, A. K. Hay, S. T. Bao, J. S. Campbell, J. Wang, C. M. Nowak, M. R. Arumainayagam, P. J. Hodge, Chem. Soc. Rev. 2019, 48, 2293.
M. Huth, F. Porrati, C. Schwalb, M. Winhold, R. Sachser, M. Dukic, J. Adams, G. Fantner, Beilstein J. Nanotechnol. 2012, 3, 597.
F. Izadi, E. Arthur-Baidoo, L. T. Strover, L.-J. Yu, M. L. Coote, G. Moad, S. Denifl, Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 60, 19128;
I. I. Fabrikant, H. Hotop, Phys. Rev. A 2001, 63, 022706.
I. Baccarelli, I. Bald, F. A. Gianturco, E. Illenberger, J. Kopyra, Phys. Rep. 2011, 508, 1;
S. Ptasinska, S. Denifl, P. Scheier, E. Illenberger, T. D. Märk, Angew. Chem. Int. Ed. 2005, 44, 6941.
J. Troe, T. M. Miller, A. A. Viggiano, J. Chem. Phys. 2007, 127, 244303.
F. F. Da Silva, C. Matias, D. Almeida, G. García, O. Ingólfsson, H. D. Flosadóttir, B. Ómarsson, S. Ptasinska, B. Puschnigg, P. Scheier, et al., J. Am. Soc. Mass Spectrom. 2013, 24, 1787;
H. D. Flosadóttir, S. Denifl, F. Zappa, N. Wendt, A. Mauracher, A. Bacher, H. Jónsson, T. D. Märk, P. Scheier, O. Ingólfsson, Angew. Chem. Int. Ed. 2007, 46, 8057.
N. L. Asfandiarov, R. V. Galeev, S. A. Pshenichnyuk, J. Chem. Phys. 2022, 157, 84304.
J. Ma, F. Wang, S. A. Denisov, A. Adhikary, M. Mostafavi, Sci. Adv. 2017, 3, e1701669.
J. Ma, A. Kumar, Y. Muroya, S. Yamashita, T. Sakurai, S. A. Denisov, M. D. Sevilla, A. Adhikary, S. Seki, M. Mostafavi, Nat. Commun. 2019, 10, 102.
J. P. Rogers, C. S. Anstöter, J. R. R. Verlet, Nat. Chem. 2018, 10, 341;
M. A. Yandell, S. B. King, D. M. Neumark, J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 2128.
L. Lehr, M. T. Zanni, C. Frischkorn, R. Weinkauf, D. M. Neumark, Science 1999, 284, 635.
S. Feuerbacher, T. Sommerfeld, L. S. Cederbaum, J. Chem. Phys. 2004, 120, 3201;
K. Chatterjee, Z. Koczor-Benda, X. Feng, A. I. Krylov, T.-C. Jagau, J. Chem. Theory Comput. 2023, 19, 5821.
J. A. Gyamfi, T.-C. Jagau, J. Phys. Chem. Lett. 2022, 13, 8477.
M. Zawadzki, M. Čížek, K. Houfek, R. Čurík, M. Ferus, S. Civiš, J. Kočišek, J. Fedor, Phys. Rev. Lett. 2018, 121, 143402.
S. Ning, M. Bednarski, B. Oronsky, J. Scicinski, G. Saul, S. J. Knox, Cancer Res. 2012, 72, 2600;
B. Oronsky, J. Scicinski, S. Ning, D. Peehl, A. Oronsky, P. Cabrales, M. Bednarski, S. Knox, Invest. New Drugs 2016, 34, 371.
B. Oronsky, X. Guo, X. Wang, P. Cabrales, D. Sher, L. Cannizzo, B. Wardle, N. Abrouk, M. Lybeck, S. Caroen, et al., J. Med. Chem. 2021, 64, 7261.
N. Jayabalan, B. Oronsky, P. Cabrales, T. Reid, S. Caroen, A. M. Johnson, N. A. Birch, J. D. O′Sullivan, R. Gordon, Drugs 2023, 83, 389.
L. Sanche, Nature 2009, 461, 358;
S. M. Pimblott, J. A. LaVerne, Radiat. Phys. Chem. 2007, 76, 1244;
R. Schürmann, S. Vogel, K. Ebel, I. Bald, Chemistry 2018, 24, 10271.
K. M. Ervin, J. Ho, W. C. Lineberger, J. Phys. Chem. 1988, 92, 5405.
C. Blondel, P. Cacciani, C. Delsart, R. Trainham, Physical review. A, General physics 1989, 40, 3698.
M. J. Frisch, G. W. Trucks, H. B. Schlegel, G. E. Scuseria, M. A. Robb, J. R. Cheeseman, G. Scalmani, V. Barone, G. A. Petersson, H. Nakatsuji, X. Li, M. Caricato, A. V. Marenich, J. Bloino, B. G. Janesko, R. Gomperts, B. Mennucci, H. P. Hratchian, J. V. Ortiz, A. F. Izmaylov, J. L. Sonnenberg, D. Williams-Young, F. Ding, F. Lipparini, F. Egidi, J. Goings, B. Peng, A. Petrone, T. Henderson, D. Ranasinghe, V. G. Zakrzewski, J. Gao, N. Rega, G. Zheng, W. Liang, M. Hada, M. Ehara, K. Toyota, R. Fukuda, J. Hasegawa, M. Ishida, T. Nakajima, Y. Honda, O. Kitao, H. Nakai, T. Vreven, K. Throssell, J. A. Montgomery, Jr., J. E. Peralta, F. Ogliaro, M. J. Bearpark, J. J. Heyd, E. N. Brothers, K. N. Kudin, V. N. Staroverov, T. A. Keith, R. Kobayashi, J. Normand, K. Raghavachari, A. P. Rendell, J. C. Burant, S. S. Iyengar, J. Tomasi, M. Cossi, J. M. Millam, M. Klene, C. Adamo, R. Cammi, J. W. Ochterski, R. L. Martin, K. Morokuma, O. Farkas, J. B. Foresman, and D. J. Fox, Gaussian 16, Revision A.03, Gaussian, Inc., Wallingford CT.
H.-J. Werner, P. J. Knowles, G. Knizia, F. R. Manby, M. Schütz, WIREs Comput. Mol. Sci. 2012, 2, 242;
H.-J. Werner, P. J. Knowles, G. Knizia, F. R. Manby, M. Schütz, P. Celani, W. Györffy, D. Kats, T. Korona, R. Lindh, A. Mitrushenkov, G. Rauhut, K. R. Shamasundar, T. B. Adler, R. D. Amos, A. Bernhardsson, A. Berning, D. L. Cooper, M. J. O. Deegan, A. J. Dobbyn, F. Eckert, E. Goll, C. Hampel, A. Hesselmann, G. Hetzer, T. Hrenar, G. Jansen, C. Köppl, Y. Liu, A. W. Lloyd, R. A. Mata, A. J. May, S. J. McNicholas, W. Meyer, M. E. Mura, A. Nicklass, D. P. O′Neill, P. Palmieri, D. Peng, K. Pflüger, R. Pitzer, M. Reiher, T. Shiozaki, H. Stoll, A. J. Stone, R. Tarroni, T. Thorsteinsson, M. Wang, MOLPRO, version 2012.1, a package of ab initio programs. see http://www.molpro.net.
L. Chomicz, J. Rak, P. Storoniak, J. Phys. Chem. B 2012, 116, 5612.
R. Schürmann, K. Tanzer, I. Dąbkowska, S. Denifl, I. Bald, J. Phys. Chem. B 2017, 121, 5730.
N. L. Asfandiarov, S. A. Pshenichnyuk, R. G. Rakhmeyev, R. F. Tuktarov, N. L. Zaitsev, A. S. Vorob′ev, J. Kočišek, J. Fedor, A. Modelli, J. Chem. Phys. 2019, 150, 114304;
L. Sala, B. Sedmidubská, I. Vinklárek, M. Fárník, R. Schürmann, I. Bald, J. Med, P. Slavíček, J. Kočišek, Phys. Chem. Chem. Phys. 2021, 23, 18173.
A. M. Scheer, K. Aflatooni, G. A. Gallup, P. D. Burrow, Phys. Rev. Lett. 2004, 92, 68102.
F. Kossoski, M. Barbatti, Chem. Sci. 2020, 11, 9827.
L. M. Cornetta, T. J. Martinez, M. T. d. N. Varella, Phys. Chem. Chem. Phys. 2022, 24, 6845.
J. Simons, Acc. Chem. Res. 2006, 39, 772.
L. Chomicz-Mańka, A. Czaja, K. Falkiewicz, M. Zdrowowicz, K. Biernacki, S. Demkowicz, F. Izadi, E. Arthur-Baidoo, S. Denifl, Z. Zhu, et al., J. Am. Chem. Soc. 2023, 145, 9059.
F. Chevalier, T. Schlathölter, J.-C. Poully, Chembiochem : a European journal of chemical biology 2023, 24, e202300543.
R. Meißner, J. Kočišek, L. Feketeová, J. Fedor, M. Fárník, P. Limão-Vieira, E. Illenberger, S. Denifl, Nat. Commun. 2019, 10, 2388.
O. Augusto, M. G. Bonini, A. M. Amanso, E. Linares, C. C. X. Santos, S. L. de Menezes, Free Radical Biol. Med. 2002, 32, 841.
K. Cosby, K. S. Partovi, J. H. Crawford, R. P. Patel, C. D. Reiter, S. Martyr, B. K. Yang, M. A. Waclawiw, G. Zalos, X. Xu, et al., Nat. Med. 2003, 9, 1498.
J. Mack, J. R. Bolton, J. Photochem. Photobiol. A 1999, 128, 1.
J. Scicinski, B. Oronsky, S. Ning, S. Knox, D. Peehl, M. M. Kim, P. Langecker, G. Fanger, Redox biology 2015, 6, 1.
J. M. Brown, W. R. Wilson, Nat. Rev. Cancer 2004, 4, 437;
M. Zdrowowicz, L. Chomicz-Mańka, K. Butowska, P. Spisz, K. Falkiewicz, A. Czaja, J. Rak, in Practical Aspects of Computational Chemistry V (Eds.: J. Leszczynski, M. K. Shukla), Springer International Publishing, Cham, 2022, pp. 125–169.
C. G. Elles, F. F. Crim, Annu. Rev. Phys. Chem. 2006, 57, 273.
Y. Kwon, J. Lee, Y. Noh, D. Kim, Y. Lee, C. Yu, J. C. Roldao, S. Feng, J. Gierschner, R. Wannemacher, et al., Nat. Commun. 2023, 14, 92.
M. Saqib, F. Izadi, L. U. Isierhienrhien, M. Ončák, S. Denifl, Phys. Chem. Chem. Phys. 2023, 25, 13892;
G. A. Gallup, K. Aflatooni, P. D. Burrow, J. Chem. Phys. 2003, 118, 2562;
M. Fárník, J. Fedor, J. Kočišek, J. Lengyel, E. Pluhařová, V. Poterya, A. Pysanenko, Phys. Chem. Chem. Phys. 2021, 23, 3195;
J. Kočišek, K. Grygoryeva, J. Lengyel, M. Fárník, J. Fedor, Eur. Phys. J. D 2016, 70, 98;
R. L. Martin, J. Chem. Phys. 2003, 118, 4775;
C. M. Breneman, K. B. Wiberg, J. Comput. Chem. 1990, 11, 361.
Low-Energy Electron-Induced Dissociation of the Radiosensitizing Agent Sanazole
Nitro-Group π System Drives the Interaction of RRx-001 with Electrons in Solution