Although ionic liquids are generally referred to in a ‘green’ context, little is known about their degradation in the environment. Part I of this series focused on the biodegradability of the commonly used dialkylimidazolium ionic liquids and the effect of the imidazolium cation on biodegradability. We now report the influence of the anion on biodegradability. Preliminary investigations into the toxicology of ionic liquids are also described.

The design, preparation and evaluation of biodegradable ionic liquids containing ester or amide groups in the alkyl side chain are presented. Factors improving the biodegradation of surfactants were successfully applied to ionic liquids. These novel ionic liquids can be prepared from readily available starting materials in high yield. The introduction of a group susceptible to enzymatic hydrolysis greatly improves the biodegradation (OECD 301D ‘Closed Bottle Test’) compared with the commonly used dialkylimidazolium ionic liquids, bmimBF4 and bmimPF6. For the 3-methyl-1-(alkyloxycarbonylmethyl)imidazolium bromide series, the greatest biodegradation was observed when alkyl = butyl, pentyl, hexyl and octyl. The corresponding amide analogs proved to be poorly biodegradable.

Abstract Plasmodium falciparum, a causative agent of malaria, continues to remain a global health threat since these parasites have developed increasing resistance to all anti-malaria drugs used throughout the world. Accordingly, drugs with novel modes of action are desperately required to combat malaria. P. falciparum parasites infect human red blood cells where they digest the hosts main protein constituent, hemoglobin. Leucine aminopeptidase Pf A-M17 is one of several aminopeptidases that have been implicated in the last step of this digestive pathway. Here we utilize both reverse genetics and a compound specifically designed to inhibit the activity of Pf A-M17 to show that Pf A-M17 is essential for P. falciparum survival as it provides parasites with free amino acids for growth, many of which are highly likely to originate from hemoglobin. We further show that our inhibitor is on-target for Pf A-M17 and has the ability to kill parasites at nanomolar concentrations. Thus, in contrast to other hemoglobin-degrading proteases that have overlapping redundant functions, we validate Pf A-M17 as a potential novel drug target.

ABSTRACT To combat the global burden of malaria, development of new drugs to replace or complement current therapies are urgently required. As drug resistance to existing treatments and clinical failures continue to rise, compounds targeting multiple life cycle stages and species need to be developed as a high priority. Here we show that the compound MMV1557817 is a nanomolar inhibitor of both Plasmodium falciparum and Plasmodium vivax aminopeptidases M1 and M17, leading to inhibition of end stage haemoglobin digestion in asexual parasites. Multi-stage analysis confirmed that MMV1557817 can also kill sexual stage P. falciparum , while cross-resistance studies confirmed the compound targets a mechanism of action distinct to current drug resistance mechanisms. Analysis of cross reactivity to homologous human enzymes shows the compound exhibits a high level of selectivity, whilst safety as well as druggability was confirmed in the murine model P. berghei . MMV1557817- resistant P. falciparum parasites displayed only low-level resistance (<3-fold) and exhibited a slow growth rate that was quickly outcompeted by wild type parasites. MMV1557817- resistant parasites digest significantly more haemoglobin and possess a mutation in Pf A-M17 that induces partial destabilisation of the Pf A-M17 homohexamer, resulting in high-level resistance to specific Pf A-M17 inhibition, but enhanced sensitivity to specific Pf A-M1 inhibition, and importantly, these parasites were highly sensitive to artemisinin. Overall, these results confirm MMV1557817 as a potential lead compound for further drug development and highlight the potential of dual inhibition of M1 and M17 as an effective multi-species drug targeting strategy.