Harnessing carlina oxide scaffold for the management of vector-borne diseases: synthesis and structure-activity relationship

. 2026 Jan 21 ; () : . [epub] 20260121

Status Publisher Jazyk angličtina Země Anglie, Velká Británie Médium print-electronic

Typ dokumentu časopisecké články

Perzistentní odkaz   https://www.medvik.cz/link/pmid41574238

Vector-borne diseases are causes of global health concern and mosquitoes are the primary transmitters of health-threatening pathogens. Botanicals are sources of compounds structurally modifiable into versatile hits for novel plant-based insecticides. Carlina oxide (1) is a natural compound isolated from Carlina acaulis L. (Asteraceae) with promising insecticidal potential, whose industrial production is limited by the absence of a plant supply chain. Herein, a one-step synthesis producing 1 in 81% yield was developed and a structure-activity relationship (SAR) study for the larvicidal activity on Aedes albopictus (Skuse, 1894) and Anopheles stephensi (Liston, 1901) was performed. The most promising analogue (5) displayed an encouraging larvicidal action (LC50 < 6.0 μg mL-1), safety profile on human keratinocytes (IC50 > 100 μg mL-1) and non-target organisms if compared to 1. Untargeted metabolomic analysis on mosquito larvae revealed that 1 and 5 target the carbohydrates and amino acid metabolism.

Zobrazit více v PubMed

World Health Organization, Vector-borne diseases, 2024, https://www.who.int/news-room/fact-sheets/detail/vector-borne-diseases, (accessed September 2025)

Onen H. Luzala M. M. Kigozi S. Sikumbili R. M. Muanga C. J. K. Zola E. N. Wendji S. N. Buya A. B. Balciunaitiene A. Viškelis J. Kaddumukasa M. A. Memvanga P. B. Insects. 2023;14(3):221. PubMed PMC

da Silva Sá G. C. Bezerra P. V. V. Da Silva M. F. A. Da Silva L. B. Barra P. B. de Fátima Freire de Melo Ximenes M. Uchoa A. F. J. Pest Sci. 2023;96(1):1–20.

Isman M. B. Annu. Rev. Entomol. 2020;65(1):233–249. PubMed

Newman D. J. Cragg G. M. Future Med. Chem. 2023;1(8):1415–1427. PubMed

Yang R. Xu T. Fan J. Zhang Q. Ding M. Huang M. Deng L. Lu Y. Guo Y. Ind. Crops Prod. 2018;117:50–57.

Ensley S. M., in Veterinary toxicology, ed. G. Ramesh, Academic Press, New York, New York, USA, 2018, pp. 515–520

Rose P. H., in Mammalian Toxicology of Insecticides, ed. T. Marrs, RCS Publishing, Royal Society of Chemistry, Cambridge, United Kingdom, 2012

Lv M. Liu G. Jia M. Xu H. Bioorg. Chem. 2018;81:88–92. PubMed

Kumar D. Kumar P. Singh H. Agrawal V. Environ. Sci. Pollut. Res. 2020;27:25987–26024. PubMed

Spinozzi E. Ferrati M. Cappellacci L. Caselli A. Perinelli D. R. Bonacucina G. Maggi F. Strzemski M. Petrelli R. Pavela R. Desneux N. Benelli G. Ind. Crops Prod. 2023;192:116076.

Grisebach H. Ebel J. Angew. Chem., Int. Ed. Engl. 1978;17(9):635–647.

Kavallieratos N. G. Nika E. P. Skourti A. Spinozzi E. Ferrati M. Petrelli R. Ricciutelli M. Angeloni S. Drenaggi E. Sensini A. Maggi F. Canale A. Benelli G. Ind. Crops Prod. 2022;188:115572.

Pavela R. Maggi F. Petrelli R. Cappellacci L. Buccioni M. Palmieri A. Canale A. Benelli G. Food Chem. Toxicol. 2020;136:111037. PubMed

Rizzo R. Pistillo M. Germinara G. S. Lo Verde G. Sinacori M. Maggi F. Petrelli R. Spinozzi E. Cappellacci L. Zeni V. Canale A. Benelli G. Insects. 2021;12(10):880. PubMed PMC

Tortorici S. Bedini S. Casadei A. Pistillo M. O. Lapenda F. D'Isita I. Petrelli R. Bonacucina G. Perinelli D. R. Ferrati M. Spinozzi E. Canale A. Germinara S. G. Maggi F. Benelli G. Rizzo R. Ind. Crops Prod. 2024;222:119923.

Benelli G. Ceccarelli C. Zeni V. Rizzo R. Verde G. L. Sinacori M. Boukouvala M. C. Kavallieratos N. G. Ubaldi M. Tomassoni D. Benvenuti F. Roy P. Petrelli R. Cappellacci L. Spinozzi E. Maggi F. Canale A. Chemosphere. 2022;287:132089. PubMed

Piękoś-Mirkowa H. and Mirek Z., in Atlas roslin chronionych, MULTIKO Oficyna Wydawnicza, Warszawa, 2003, pp. 60–61

Trejgell A. Dąbrowska G. Tretyn A. Acta Physiol. Plant. 2009;31:445–453.

Strzemski M. Dresler S. Sowa I. Czubacka A. Agacka-Mołdoch M. Płachno B. J. Granica S. Feldo M. Wójciak-Kosior M. Molecules. 2020;25(1):146. PubMed PMC

Spinozzi E. Ferrati M. Baldassarri C. Maggi F. Pavela R. Benelli G. Aguzzi C. Zeppa L. Cappellacci L. Palmieri A. Petrelli R. J. Nat. Prod. 2023;86(5):1307–1316. PubMed PMC

Wink M. Molecules. 2012;17(11):12771–12791. PubMed PMC

Liu Q. Wang M. Du Y. T. Xie J. W. Yin Z. G. Cai J. H. Zhao T.-Y. Zhang H. D. BMC Infect. Dis. 2024;24(1):333. PubMed PMC

Maneerattanasak S. Ngamprasertchai T. Tun Y. M. Ruenroengbun N. Auewarakul P. Boonnak K. Int. J. Infect. Dis. 2024:107226. PubMed

Tomás-Mendivil E. Starck J. Ortuno J.-C. Michelet V. Org. Lett. 2015;17(24):6126–6129. PubMed

Ekebergh A. Begon R. Kann N. J. Org. Chem. 2020;85(5):2966–2975. PubMed PMC

Islas R. E. Cárdenas J. Gaviño R. García-Ríos E. Lomas-Romero L. Morales-Serna J. A. RSC Adv. 2017;7(16):9780–9789.

Dell'Acqua M. Pirovano V. Peroni S. Tseberlidis G. Nava D. Rossi E. Abbiati G. Eur. J. Org. Chem. 2017;2017(11):1425–1433.

Mami I. R. Amina T. Z. Pérard J. Arrar Z. Dib M. E. Comb. Chem. High Throughput Screening. 2021;24(9):1503–1513. PubMed

Hammoudi A. Zatla A. Mami I. Pérard J. Dib M. Curr. Chem. Biol. 2024;18(4):249–258.

Arnason T. Swain T. Wat C. K. Graham E. A. Partington S. Towers G. H. N. Lam J. Biochem. Syst. Ecol. 1981;9(1):63–68.

Eckenbach U. Lampman R. L. Seigler D. S. Ebinger J. Novak R. J. J. Chem. Ecol. 1999;25:1885–1893.

Wat C. K. Prasad S. K. Graham E. A. Partington S. Arnason T. Towers G. H. N. Lam J. Biochem. Syst. Ecol. 1981;9(1):59–62.

Seigler D. S., in Plant secondary metabolism, Springer US, Boston, MA, 1998, pp. 42–50

Pandey S. K. Tandon S. Ahmad A. Singh A. K. Tripathi A. K. Pest Manage. Sci. 2013;69(11):1235–1238. PubMed

Santos S. R. Silva V. B. Melo M. A. Barbosa J. D. Santos R. L. de Sousa D. P. Cavalcanti S. C. Vector-Borne Zoonotic Dis. 2010;10(10):1049–1054. PubMed

Santos S. R. Melo M. A. Cardoso A. V. Santos R. L. de Sousa D. P. Cavalcanti S. C. Chemosphere. 2011;84(1):150–153. PubMed

Sumner L. W. Amberg A. Barrett D. Beale M. H. Beger R. Daykin C. A. Fan W. M. T. Fiehn O. Goodacre R. Griffin J. L. Hankemeier T. Hardy N. Harnly J. Higashi R. Kopka J. Lane A. N. Lindon J. C. Marriott P. Nicholls A. W. Reily M. D. Thaden J. J. Viant M. R. Metabolomics. 2007;3:211–221. PubMed PMC

Karamizadeh S. Abdullah S. Manaf A. Zamani M. Hooman A. Journal of Signal and Information Processing. 2013;4(3):173–175.

Worley B. Powers R. Curr. Metabolomics. 2012;1(1):92–107. PubMed PMC

Mendez K. Reinke S. Broadhurst D. Metabolomics. 2019;15(12):150. PubMed PMC

Bifarin O. PLoS One. 2023;18(5):e0284315. PubMed PMC

Brereton R. Lloyd G. J. Chemom. 2014;28(4):213–225.

Trainor P. De Filippis A. Shesh N. Metabolites. 2017;7(2):30.

Zhou J. Zhang L. Chang Y. Lu X. Zhu Z. Xu G. J. Proteome Res. 2012;11(8):4351–4360. PubMed

Cerstiaens A. Huybrechts J. Kotanen S. Lebeau I. Meylaers K. De Loof A. Schoofs L. Biochem. Biophys. Res. Commun. 2003;312(4):1171–1177. PubMed

Li Y. Li Y. Wang G. Li J. Zhang M. Wu J. Liang C. Zhou H. Tang J. Zhu G. Ecotoxicol. Environ. Saf. 2022;237:113553. PubMed

Mansingh A. J. Insect Physiol. 1965;11(10):1389–1400. PubMed

Rand E. E. D. Smit S. Beukes M. Apostolides Z. Pirk C. W. Nicolson S. W. Sci. Rep. 2015;5(1):11779. PubMed PMC

Newsholme P. Lima M. M. R. Procópio J. Pithon-Curi T. C. Bazotte R. B. Curi R. Braz. J. Med. Biol. Res. 2003;36:153–163. PubMed

Mahmoud M. A. Abdel-Galil F. A. Heussien Z. Al Amgad Z. Dahi H. F. Salem S. A. Egypt. Acad. J. Biol. Sci. 2024;17(1):31–46.

Turgay-Izzetoğlu G. Pak A. Zülfikaroğlu T. Öztürk T. K. Hacettepe J. Biol. Chem. 2018;46(2):297–305.

Brinzer R. A. Henderson L. Marchiondo A. A. Woods D. J. Davies S. A. Dow J. A. Insect Biochem. Mol. Biol. 2015;67:74–86. PubMed

Gao Y. P. Luo M. Wang X. Y. He X. Z. Lu W. Zheng X. L. Insects. 2022;13(10):914. PubMed PMC

Schnappauf G. Krappmann S. Braus G. H. J. Biol. Chem. 1998;273(27):17012–17017. PubMed

Kannan M. Vitenberg T. Ben-Mordechai L. Khatib S. Opatovsky I. J. Insects Food Feed. 2023;9(10):1353–1364.

Lv N. Ma K. Li R. Liang P. Liang P. Gao X. Ecotoxicol. Environ. Saf. 2021;212:111969. PubMed

Zhou Y. Qin D. Q. Zhang P. W. Chen X. T. Liu B. J. Cheng D. M. Zhang Z. X. Sci. Rep. 2020;10(1):2306. PubMed PMC

Spinozzi E. Ferrati M. Baldassarri C. Rossi P. Favia G. Cameli G. Benelli G. Canale A. De Fazi L. Pavela R. Quassinti L. Giordani C. Araniti F. Cappellacci L. Petrelli R. Maggi F. Nat. Prod. Bioprospect. 2025;15(1):12. PubMed PMC

Stelling J. Klamt S. Bettenbrock K. Schuster S. Gilles E. D. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2002;99(23):15212–15217.

Smart A. G. Amaral L. A. N. Ottino J. M. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2008;105(37):13223–13228. PubMed PMC

Caldas E. D., in Sustainable Agrochemistry: A Compendium of Technologies; Toxicological Aspects of Pesticides, ed. S. Vaz, Springer International Publishing, Cham, Switzerland, 2019, pp. 275–305

ISO 10993-5, International organization for standardization, in Biological evaluation of medical devices-part 5: tests for in vitro cytotoxicity, 2009

Pavela R. Pavoni L. Bonacucina G. Cespi M. Cappellacci L. Petrelli R. Spinozzi E. Aguzzi C. Zeppa L. Ubaldi M. Desneux N. Canale A. Maggi F. Benelli G. J. Pest Sci. 2021;94(3):899–915.

Benelli G. Pavela R. Petrelli R. Nzekoue F. K. Cappellacci L. Lupidi G. Quassinti L. Bramucci M. Sut S. Dall'Acqua S. Canale A. Maggi F. Ind. Crops Prod. 2019;137:356–366.

Xiao Y. Gao J. Chen P. Chen G. Li Z. Huang W. J. Chem. Res. 2021;45(11–12):928–933.

Mi Z. Tang J. Guan Z. Shi W. Chen H. Eur. J. Org. Chem. 2018;2018(32):4479–4482.

Zhang X. Sarkar S. Larock R. C. J. Org. Chem. 2006;71(1):236–243. PubMed PMC

Li X. Liu X. Chen H. Wu W. Qi C. Jiang H. Angew. Chem. 2014;126(52):14713–14717. PubMed

Lautens M. Yoshida M. J. Org. Chem. 2003;68(3):762–769. PubMed

Xu L. Chen D. Zhang P. Xia C. Liu C. Chem. 2024;10(11):3474–3487.

Horino Y. Ishibashi M. Nakasai K. Korenaga T. Tetrahedron. 2020;76(40):131493.

Luo S. Pham H. D. Li C. C. Qiu Z. Cheng R. Khaliullin R. Z. Li C. J. Org. Lett. 2024;26(15):3004–3009. PubMed

Pulcinella A. Bonciolini S. Lukas F. Sorato A. Noël T. Angew. Chem., Int. Ed. 2023;62(3):e202215374. PubMed PMC

World Health Organization, Report of the WHO Informal Consultation on the “Evaluation and Testing of Insecticides”, WHO/HQ, Geneva, 7 to 11 October 1996 (No. CTD/WHOPES/IC/96.1). World Health Organization, 1996

Sumner L. W. Amberg A. Barrett D. Beale M. H. Beger R. Daykin C. A. Viant M. R. Metabolomics. 2007;3:211–221. PubMed PMC

Pavela R. J. Asia-Pac. Entomol. 2014;17:287–293.

Abbott W. S. J. Econ. Entomol. 1925;18:265–267.

Finney D. J., Probit analysis, Cambridge University Press, London, 1971

Najít záznam

Citační ukazatele

Pouze přihlášení uživatelé

Možnosti archivace

Nahrávání dat ...