ABSTRACT Chloride Intracellular Channel Protein 4 (CLIC4) is a novel class of intracellular ion channel highly implicated in tumour and vascular biology. It regulates cell proliferation, apoptosis and angiogenesis; and is involved in multiple pathologic signaling pathways. Absence of specific inhibitors impedes its advancement to translational research. Here, we integrate structural bioinformatics and experimental research approach for the discovery and validation of small-molecule inhibitors of CLIC4. High-affinity allosteric binders were identified from a library of 1615 Food and Drug Administration (FDA)-approved drugs via a high-performance computing-powered blind-docking approach, resulting in the selection of amphotericin B and rapamycin. NMR assays confirmed the binding of the drugs. Both drugs reversed stress-induced membrane translocation of CLIC4 and inhibited endothelial cell migration. Structural and dynamics simulation studies further revealed that the inhibitory mechanisms of these compounds were hinged on the allosteric modulation of the catalytic glutathione (GSH)-like site loop and the extended catalytic β loop which may elicit interference with the catalytic activities of CLIC4. Structure-based insights from this study provide the basis for the selective targeting of CLIC4 to treat the associated pathologies.

The majority of naturally occurring mutations of the human gene XDH, are associated with reduced or completely absent xanthine oxidoreductase (XOR) activity, leading to a disease known as classical xanthinuria, which is due to the accumulation and excretion of xanthine in urine. Three types of classical xanthinuria have been identified: type I, characterised by XOR deficiency, type II, caused by XOR and aldehyde oxidase (AO) deficiency, and type III due to XOR, AO, and sulphite oxidase (SO) deficiency. Type I and II are considered rare autosomal recessive disorders, a condition where two copies of the mutated gene must be present to develop the disease or trait. In most cases, xanthinuria type I and II result to be asymptomatic, and only occasionally lead to renal failure due to urolithiasis caused by xanthine deposition. However, in the last 10–15 years, new observations have been made about the link between naturally occurring mutations and pathological phenotypes particularly pertinent to cardiovascular diseases (CVD). These links have been attributed to a genetically driven increase of XOR expression and activity that is responsible for what is thought to be damaging uric acid (UA) and reactive oxygen species (ROS) accumulation, nitric oxide (·NO) depletion and endothelial dysfunction. In this review, we discuss the importance of genetics for interindividual variability of XOR expression and activity while focusing mainly on those variants thought to be relevant for CVD. In addition, we discuss the potential exploitation of the genetically driven increase of XOR activity to deliver more beneficial bioavailable ·NO. Finally, we examine the effect that non-synonymous mutations have on the tertiary structure of the protein and consequently on its capacity to interact with glycosaminoglycans (GAGs) localised on the outer surface of endothelial cells.