Estudio computacional de las interacciones moleculares entre el timol y los residuos HIS41 y CYS145 presentes en el sitio activo de la proteasa 3CLpro

La proteína proteasa 3CLpro del SARS-CoV-2 es una enzima crucial para la replicación viral, razón por la cual se convierte en un blanco terapéutico de gran importancia. El timol (2-isopropil-5-me-tilfenol), un compuesto natural que se encuentra en el tomillo (Thymus vulgaris), exhibe potencial actividad antiviral contra la proteasa 3CLpro. En este estudio, usando acoplamiento molecular con AutoDockTools-1.5.6, se evaluaron las energías de interacción molecular entre el timol y los residuos de aminoácidos en el sitio activo de la proteína proteasa 3CLpro. Luego, con la teoría cuántica de Átomos en Moléculas (QTAIM) y la de Interacciones no covalentes (NCI) se analizaron los tipos de interacciones moleculares entre los residuos de aminoácidos identificados y el timol. Los cálculos cuánticos se llevaron con el software Orca-5.0.3, utilizando el método DFT con el funcional M06-2X y el conjunto base aug-cc-pVDZ en fase gaseosa. Los resultados de acoplamiento molecular indican que el timol se une a la proteína 3CL con una energía de interacción igual a -3,784 kcal/mol. El análisis QTAIM indica la presencia de puntos críticos de enlace entre el timol y los residuos HIS41 y CYS145. Además, se observa la formación de un enlace de hidrógeno entre el grupo OH del timol y el residuo CYS145, lo cual es corroborado por los análisis ELF (Electron Localization Function) y NCI (Non Covalent Interactions). Finalmente, el método NCI confirma la presencia de interacciones de Van der Waals con el residuo HIS41. Los resultados sugieren que el mecanismo de inhibición de la actividad de la proteína 3CLpro es controlado por interacciones moleculares tipo puente de hidrógeno e interacciones débiles.

The protease 3CLpro of the SARS-CoV-2 is a crucial enzyme for viral replication, becoming a highly important therapeutic target. Thymol (2-isopropyl-5-methyl-phenol), a naturally occurring compound found in thyme, exhibits potential antiviral activity against the 3CLpro protease. In this study, using molecular docking with AutoDockTools-1.5.6, the molecular interaction energies between thymol and amino acid residues in the active site of the protein protease 3CLpro were evaluated. Then, with the Atoms in Molecules (QTAIM) and Non-covalent Interactions (NCI) theories, the types of molecular interactions between identified amino acid residues and thymol were analyzed. Quantum calculations were carried out with the Orca-5.0.3 software using the DFT method with the M06-2X functional and the aug-cc-pVDZ basis set in the gas phase. The molecular docking results indicate that thymol is linked to the 3CL protein with an interaction energy equal to -3.784 kcal/mol. QTAIM analysis indicates the presence of critical binding sites between thymol and residues HIS41 and CYS145. In addition, the formation of a hydrogen bond between the OH group of thymol and the CYS145 residue is observed, which is corroborated by the ELF and NCI analyses. Finally, the NCI method confirms the presence of Van der Waals interactions with the HIS41 residue. The results suggest that the mechanism of inhibition of the activity of the 3CLpro protein is controlled by molecular interactions such as hydrogen bonding and weak interactions.

A protease 3CLpro do SARS-CoV-2 é uma enzima crucial para a replicação viral, tornando-se um alvo terapêutico de grande importÅncia. O timol (2-isopropil-5-me-tilfenol), um composto natural encontrado no tomilho, exibe potencial atividade antiviral contra a protease 3CLpro. Neste estudo, utilizando o docking molecular com o AutoDockTools-1.5.6, foram avaliadas as energias de interação molecular entre o timol e os residuos de aminoácidos no sítio ativo da proteína protease 3CLpro. Em seguida, com a teoria quantica de atomos em moleculas (QTAIM) e da interacões no-covalentes (NCI), foram analisados os tipos de interações moleculares entre os resíduos de aminoácidos identificados e o timol. Os cálculos quÅnticos foram realizados com o software Orca-5.0.3 usando o método DFT com o funcional M06-2X e a base aug-cc-pVDZ definida na fase gasosa. Os resultados do docking molecular indicam que o ti-mol está ligado à proteína 3CL com uma energia de interação igual a -3.784 kcal/ mol. A análise QTAIM indica a presença de sítios de ligação críticos entre o timol e os resíduos HIS41 e CYS145. Além disso, observa-se a formação de uma ponte de hidrogênio entre o grupo OH do timol e o resíduo CYS145, o que é corroborado pelas análises ELF e NCI. Finalmente, o método NCI confirma a presença das interações de Van der Waals com o resíduo HIS41. Os resultados sugerem que o mecanismo de inibição da atividade da proteína 3CLpro é controlado por interações moleculares como ligações de hidrogênio e interações fracas.

A threefold approach including quantum chemical, molecular docking and molecular dynamic studies to explore the natural compounds from Centaurea jacea as the potential inhibitors for COVID-19

Abstract In the current report, we studied the possible inhibitors of COVID-19 from bioactive constituents of Centaurea jacea using a threefold approach consisting of quantum chemical, molecular docking and molecular dynamic techniques. Centaurea jacea is a perennial herb often used in folk medicines of dermatological complaints and fever. Moreover, anticancer, antioxidant, antibacterial and antiviral properties of its bioactive compounds are also reported. The Mpro (Main proteases) was docked with different compounds of Centaurea jacea through molecular docking. All the studied compounds including apigenin, axillarin, Centaureidin, Cirsiliol, Eupatorin and Isokaempferide, show suitable binding affinities to the binding site of SARS-CoV-2 main protease with their binding energies -6.7 kcal/mol, -7.4 kcal/mol, -7.0 kcal/mol, -5.8 kcal/mol, -6.2 kcal/mol and -6.8 kcal/mol, respectively. Among all studied compounds, axillarin was found to have maximum inhibitor efficiency followed by Centaureidin, Isokaempferide, Apigenin, Eupatorin and Cirsiliol. Our results suggested that axillarin binds with the most crucial catalytic residues CYS145 and HIS41 of the Mpro, moreover axillarin shows 5 hydrogen bond interactions and 5 hydrophobic interactions with various residues of Mpro. Furthermore, the molecular dynamic calculations over 60 ns (6×106 femtosecond) time scale also shown significant insights into the binding effects of axillarin with Mpro of SARS-CoV-2 by imitating protein like aqueous environment. From molecular dynamic calculations, the RMSD and RMSF computations indicate the stability and dynamics of the best docked complex in aqueous environment. The ADME properties and toxicity prediction analysis of axillarin also recommended it as safe drug candidate. Further, in vivo and in vitro investigations are essential to ensure the anti SARS-CoV-2 activity of all bioactive compounds particularly axillarin to encourage preventive use of Centaurea jacea against COVID-19 infections.

Resumo No presente relatório, estudamos os possíveis inibidores de Covid-19 de constituintes bioativos de Centaurea jacea usando uma abordagem tripla que consiste em técnicas de química quântica, docking molecular e dinâmica molecular. Centaurea jacea é uma erva perene frequentemente usada em remédios populares de doenças dermatológicas e febre. Além disso, as propriedades anticâncer, antioxidante, antibacteriana e antiviral de seus compostos bioativos também são relatadas. A Mpro (proteases principais) foi acoplada a diferentes compostos de Centaurea jacea por meio de docking molecular. Todos os compostos estudados, incluindo apigenina, axilarina, Centaureidina, Cirsiliol, Eupatorina e Isokaempferide, mostram afinidades de ligação adequadas ao sítio de ligação da protease principal SARS-CoV-2 com suas energias de ligação -6,7 kcal / mol, -7,4 kcal / mol, - 7,0 kcal / mol, -5,8 kcal / mol, -6,2 kcal / mol e -6,8 kcal / mol, respectivamente. Dentre todos os compostos estudados, a axilarina apresentou eficiência máxima de inibidor, seguida pela Centaureidina, Isokaempferida, Apigenina, Eupatorina e Cirsiliol. Nossos resultados sugeriram que a axilarina se liga aos resíduos catalíticos mais cruciais CYS145 e HIS41 do Mpro, além disso a axilarina mostra 5 interações de ligações de hidrogênio e 5 interações hidrofóbicas com vários resíduos de Mpro. Além disso, os cálculos de dinâmica molecular em uma escala de tempo de 60 ns (6 × 106 femtossegundos) também mostraram percepções significativas sobre os efeitos de ligação da axilarina com Mpro de SARS-CoV-2 por imitação de proteínas como o ambiente aquoso. A partir de cálculos de dinâmica molecular, os cálculos RMSD e RMSF indicam a estabilidade e dinâmica do melhor complexo ancorado em ambiente aquoso. As propriedades ADME e a análise de previsão de toxicidade da axilarina também a recomendaram como um candidato a medicamento seguro. Além disso, as investigações in vivo e in vitro são essenciais para garantir a atividade anti-SARS-CoV-2 de todos os compostos bioativos, particularmente a axilarina, para encorajar o uso preventivo de Centaurea jacea contra infecções por Covid-19.

A threefold approach including quantum chemical, molecular docking and molecular dynamic studies to explore the natural compounds from Centaurea jacea as the potential inhibitors for COVID-19 / Uma abordagem tríplice incluindo química quântica, docking molecular e estudos dinâmicos moleculares para explorar os compostos naturais de Centaurea jacea como inibidores potenciais para Covid-19

Abstract In the current report, we studied the possible inhibitors of COVID-19 from bioactive constituents of Centaurea jacea using a threefold approach consisting of quantum chemical, molecular docking and molecular dynamic techniques. Centaurea jacea is a perennial herb often used in folk medicines of dermatological complaints and fever. Moreover, anticancer, antioxidant, antibacterial and antiviral properties of its bioactive compounds are also reported. The Mpro (Main proteases) was docked with different compounds of Centaurea jacea through molecular docking. All the studied compounds including apigenin, axillarin, Centaureidin, Cirsiliol, Eupatorin and Isokaempferide, show suitable binding affinities to the binding site of SARS-CoV-2 main protease with their binding energies -6.7 kcal/mol, -7.4 kcal/mol, -7.0 kcal/mol, -5.8 kcal/mol, -6.2 kcal/mol and -6.8 kcal/mol, respectively. Among all studied compounds, axillarin was found to have maximum inhibitor efficiency followed by Centaureidin, Isokaempferide, Apigenin, Eupatorin and Cirsiliol. Our results suggested that axillarin binds with the most crucial catalytic residues CYS145 and HIS41 of the Mpro, moreover axillarin shows 5 hydrogen bond interactions and 5 hydrophobic interactions with various residues of Mpro. Furthermore, the molecular dynamic calculations over 60 ns (6×106 femtosecond) time scale also shown significant insights into the binding effects of axillarin with Mpro of SARS-CoV-2 by imitating protein like aqueous environment. From molecular dynamic calculations, the RMSD and RMSF computations indicate the stability and dynamics of the best docked complex in aqueous environment. The ADME properties and toxicity prediction analysis of axillarin also recommended it as safe drug candidate. Further, in vivo and in vitro investigations are essential to ensure the anti SARS-CoV-2 activity of all bioactive compounds particularly axillarin to encourage preventive use of Centaurea jacea against COVID-19 infections.

Resumo No presente relatório, estudamos os possíveis inibidores de Covid-19 de constituintes bioativos de Centaurea jacea usando uma abordagem tripla que consiste em técnicas de química quântica, docking molecular e dinâmica molecular. Centaurea jacea é uma erva perene frequentemente usada em remédios populares de doenças dermatológicas e febre. Além disso, as propriedades anticâncer, antioxidante, antibacteriana e antiviral de seus compostos bioativos também são relatadas. A Mpro (proteases principais) foi acoplada a diferentes compostos de Centaurea jacea por meio de docking molecular. Todos os compostos estudados, incluindo apigenina, axilarina, Centaureidina, Cirsiliol, Eupatorina e Isokaempferide, mostram afinidades de ligação adequadas ao sítio de ligação da protease principal SARS-CoV-2 com suas energias de ligação -6,7 kcal / mol, -7,4 kcal / mol, - 7,0 kcal / mol, -5,8 kcal / mol, -6,2 kcal / mol e -6,8 kcal / mol, respectivamente. Dentre todos os compostos estudados, a axilarina apresentou eficiência máxima de inibidor, seguida pela Centaureidina, Isokaempferida, Apigenina, Eupatorina e Cirsiliol. Nossos resultados sugeriram que a axilarina se liga aos resíduos catalíticos mais cruciais CYS145 e HIS41 do Mpro, além disso a axilarina mostra 5 interações de ligações de hidrogênio e 5 interações hidrofóbicas com vários resíduos de Mpro. Além disso, os cálculos de dinâmica molecular em uma escala de tempo de 60 ns (6 × 106 femtossegundos) também mostraram percepções significativas sobre os efeitos de ligação da axilarina com Mpro de SARS-CoV-2 por imitação de proteínas como o ambiente aquoso. A partir de cálculos de dinâmica molecular, os cálculos RMSD e RMSF indicam a estabilidade e dinâmica do melhor complexo ancorado em ambiente aquoso. As propriedades ADME e a análise de previsão de toxicidade da axilarina também a recomendaram como um candidato a medicamento seguro. Além disso, as investigações in vivo e in vitro são essenciais para garantir a atividade anti-SARS-CoV-2 de todos os compostos bioativos, particularmente a axilarina, para encorajar o uso preventivo de Centaurea jacea contra infecções por Covid-19.

A threefold approach including quantum chemical, molecular docking and molecular dynamic studies to explore the natural compounds from Centaurea jacea as the potential inhibitors for COVID-19 / Uma abordagem tríplice incluindo química quântica, docking molecular e estudos dinâmicos moleculares para explorar os compostos naturais de Centaurea jacea como inibidores potenciais para Covid-19

In the current report, we studied the possible inhibitors of COVID-19 from bioactive constituents of Centaurea jacea using a threefold approach consisting of quantum chemical, molecular docking and molecular dynamic techniques. Centaurea jacea is a perennial herb often used in folk medicines of dermatological complaints and fever. Moreover, anticancer, antioxidant, antibacterial and antiviral properties of its bioactive compounds are also reported. The Mpro (Main proteases) was docked with different compounds of Centaurea jacea through molecular docking. All the studied compounds including apigenin, axillarin, Centaureidin, Cirsiliol, Eupatorin and Isokaempferide, show suitable binding affinities to the binding site of SARS-CoV-2 main protease with their binding energies -6.7 kcal/mol, -7.4 kcal/mol, -7.0 kcal/mol, -5.8 kcal/mol, -6.2 kcal/mol and -6.8 kcal/mol, respectively. Among all studied compounds, axillarin was found to have maximum inhibitor efficiency followed by Centaureidin, Isokaempferide, Apigenin, Eupatorin and Cirsiliol. Our results suggested that axillarin binds with the most crucial catalytic residues CYS145 and HIS41 of the Mpro, moreover axillarin shows 5 hydrogen bond interactions and 5 hydrophobic interactions with various residues of Mpro. Furthermore, the molecular dynamic calculations over 60 ns (6×106 femtosecond) time scale also shown significant insights into the binding effects of axillarin with Mpro of SARS-CoV-2 by imitating protein like aqueous environment. From molecular dynamic calculations, the RMSD and RMSF computations indicate the stability and dynamics of the best docked complex in aqueous environment. The ADME properties and toxicity prediction analysis of axillarin also recommended it as safe drug candidate. Further, in vivo and in [...].

No presente relatório, estudamos os possíveis inibidores de Covid-19 de constituintes bioativos de Centaurea jacea usando uma abordagem tripla que consiste em técnicas de química quântica, docking molecular e dinâmica molecular. Centaurea jacea é uma erva perene frequentemente usada em remédios populares de doenças dermatológicas e febre. Além disso, as propriedades anticâncer, antioxidante, antibacteriana e antiviral de seus compostos bioativos também são relatadas. A Mpro (proteases principais) foi acoplada a diferentes compostos de Centaurea jacea por meio de docking molecular. Todos os compostos estudados, incluindo apigenina, axilarina, Centaureidina, Cirsiliol, Eupatorina e Isokaempferide, mostram afinidades de ligação adequadas ao sítio de ligação da protease principal SARS-CoV-2 com suas energias de ligação -6,7 kcal / mol, -7,4 kcal / mol, - 7,0 kcal / mol, -5,8 kcal / mol, -6,2 kcal / mol e -6,8 kcal / mol, respectivamente. Dentre todos os compostos estudados, a axilarina apresentou eficiência máxima de inibidor, seguida pela Centaureidina, Isokaempferida, Apigenina, Eupatorina e Cirsiliol. Nossos resultados sugeriram que a axilarina se liga aos resíduos catalíticos mais cruciais CYS145 e HIS41 do Mpro, além disso a axilarina mostra 5 interações de ligações de hidrogênio e 5 interações hidrofóbicas com vários resíduos de Mpro. Além disso, os cálculos de dinâmica molecular em uma escala de tempo de 60 ns (6 × 106 femtossegundos) também mostraram percepções significativas sobre os efeitos de ligação da axilarina com Mpro de SARS-CoV-2 por imitação de proteínas como o ambiente aquoso. A partir de cálculos de dinâmica molecular, os cálculos RMSD e RMSF indicam a estabilidade e dinâmica do melhor complexo ancorado em ambiente [...].

A computational predicting of possible inhibitors of the main SARS-CoV-2 protease found in Algerian herbal medicines

COVID-19 is a zoonotic viral disease caused by the SARS-CoV-2 virus. Its abrupt outbreak has caused a tremendous challenge to public health systems due to the rapid spread of the virus. In this sense, a great deal of work has been focused on finding substances from herbal plants to be used against this virus. In order to investigate the molecular interactions between natural metabolites from Algerian herbal plants and the SARS-CoV-2 protease Mpro, computational docking and molecular dynamics were used, also the drug likeness degree and in silico ADMET prediction were carried out in this study. warfarin and catalponol preferentially binds to a pocket of the SARS-Cov-2 Mpro active site that is made up of residues His 41 to Glu 166 and Leu 27 to His 163 with a relatively low binding energy of -7.1 and -6.6 kcal/mol respectively. Dynamic molecular assay further established that only warfarin managed to stay in the active site. The results suggest that warfarin may be an interesting candidate for development as a medical treatment of COVID-19 and more research is proposed, without disregarding its toxicity which deserves to be well studied.

El COVID-19 es una enfermedad zoonótica causada por el virus SARS-CoV-2. Su abrupto brote en años recientes ha supuesto un tremendo desafío para los sistemas de salud pública, como resultado de la rápida propagación del virus. En tal sentido, muchos trabajos se han centrado en encontrar sustancias de origen vegetal, para ser utilizadas contra este virus. Se realizaron estudios de acoplamiento computacional y dinámica molecular para investigar las interacciones moleculares entre los metabolitos secundarios de las plantas herbales argelinas con la Proteasa Mpro del SARS-CoV-2, también se realizaron estudios de semejanza con drogas mediante ADMET computacional. La warfarina y el catalponol se unen preferentemente al sitio activo SARS-Cov-2 Mpro que se compone de residuos His 41 a Glu 166 y Leu 27 a His 163 con una energía de enlace relativamente baja, -7,1 y -6,6 kcal/mol respectivamente. Los ensayos de dinámica molecular establecieron además que sólo la warfarina logró permanecer en el sitio activo. Estos resultados sugieren que la warfarina puede ser un candidato interesante para el desarrollo como tratamiento médico de COVID-19 e instan a realizar más investigaciones, sin dejar de lado estudios de toxicidad respectivos.

A COVID-19 é uma doença zoonótica causada pelo vírus SARS-CoV-2, cujo surto abrupto nos últimos anos representou um tremendo desafio para os sistemas de saúde pública devido à rápida disseminação do vírus. Nesse sentido, muitos trabalhos têm se concentrado em encontrar substâncias de origem vegetal, para serem utilizadas contra esse vírus. Estudos de ancoragem computacional e dinâmica molecular foram conduzidos para investigar as interações moleculares entre metabólitos secundários de ervas argelinas com o SARS-CoV-2 Protease Mpro, estudos de similaridade de drogas também foram conduzidos usando ADMET in silico. A varfarina e o catalponol ligam-se preferencialmente ao sítio ativo SARS-Cov-2 Mpro que é composto pelos resíduos His 41 a Glu 166 e Leu 27 a His 163 com uma energia de ligação relativamente baixa, -7,1 e -6,6 kcal/mol, respectivamente. Ensaios de dinâmica molecular estabeleceram ainda que apenas a varfarina conseguiu permanecer no sítio ativo. Esses resultados sugerem que a varfarina pode ser um candidato interessante para desenvolvimento como tratamento médico para COVID-19 e exigem mais pesquisas, incluindo os respectivos estudos de toxicidade.

Bixinoids Derived from Bixa orellana as a Potential Zika Virus Inhibitor Using Molecular Simulations. Antiviral Effect on the Zika Virus of Bixinoids

Abstract Zika fever is a viral infection of great relevance in public health, especially in tropic regions, in which there is a predominance of mosquitoes of the genus Aedes, vectors of the disease. Microcephaly in neonatal children and Guillain-Barré syndrome in adults can be caused by the action of the Zika virus (ZIKV). Non-structural proteins, such as NS2B, NS3 and NS5, are important pharmacological targets, due to their action in the life cycle. The absence of anti-Zika drugs raises new research, including prospecting for natural products. This work investigated the in silico antiviral activity of bixin and six other derived molecules against the Zika viral proteins NS2B-NS3 and NS5. The optimized structure was subjected to molecular docking to characterize the interaction between bixinoids and ZIKV non-structural proteins, where significant interactions were observed with amino acid residues in the catalytic site in each enzyme. These results suggest that bixin and ethyl bixin has the potential to interfere with the enzymatic activity of NS2B, NS3 and NS5, thus being an indication of being a promising anti-Zika agent.

Acoplamiento molecular sobre la proteína dUTPasa de Trypanosoma cruzi para el descubrimiento de inhibidores en el tratamiento de la enfermedad de Chagas

Introducción: la enfermedad de Chagas es endémica de las zonas tropicales de América Latina y presenta una importante prevalencia, sin embargo, existen pocos tratamientos disponibles en el mercado por lo que la búsqueda de moléculas con potencial farmacológico que actúen en el parásito Trypanosoma cruzi, causante de la enfermedad, es necesaria considerando las graves complicaciones. Objetivo: evaluar las potenciales proteínas blanco, disponibles en la base de datos de PDB considerando como parámetro inicial, la similitud con proteínas humanas e identificar potenciales inhibidores del blanco elegido por medio de acoplamiento molecular. Metodología: se realizó una evaluación de las proteínas del parásito por medio de alineamiento de secuencias y posteriormente un cribado virtual por acoplamiento molecular con bases de datos y recursos informáticos disponibles en el Centro de Cómputo Avanzado de la Universidad de Texas (TACC), y se evaluaron los mejores resultados en función de afinidad, farmacocinética y toxicidad. Resultados: el blanco molecular elegido fue la dUTPasa. Posterior al cribado virtual se seleccionaron 12 moléculas que presentan potencial inhibidor de estas, la 4-{3-[3-(trifluorometil)fenil]isoxazol-5-il}pirimidin-2-amina es una de las moléculas con mejor perfil para convertirse en candidato en el tratamiento de la enfermedad de Chagas.

SUMMARY Introduction: Chagas disease is endemic to the tropical areas of Latin America and has an important prevalence, however, there are few treatments available in the market, so the search for molecules with pharmacological potential that can act in the same way as the disease, it is necessary considering the serious complications. Aim: to evaluate the possible target proteins available in the PDB database, considering the similarity with human proteins as an initial parameter and identify potential inhibitors of the chosen target using molecular docking. Methodology: an evaluation of the parasite proteins was carried out by means of sequence alignment and subsequently a virtual molecular coupling screening was performed with databases and computer resources available at Centro de Cómputo Avanzado de Universidad de Texas (TACC), and the best results were evaluated based on affinity, pharmacokinetics, and toxicity. Results: the molecular target chosen was the dUTPase. After virtual screening, 12 moles showing inhibitory potential were selected of these, 4- {3-[3- (trifluoromethyl) phenyl] isoxazole-5-yl} pyrimidine-2-amine is one of the molecules with the best profile to become a candidate in the treatment of Chagas disease.

Introdução: a doença de Chagas é endêmica das áreas tropicais da América Latina e possui importante prevalência, porém, poucos são os tratamentos disponíveis no mercado, por isso a busca por moléculas com potencial farmacológico que possam atuar da mesma forma que a doença, é necessário considerando as complicações graves. Objetivo: avaliar as possíveis proteínas-alvo disponíveis na base de dados do PDB, considerando a similaridade com proteínas humanas como parâmetro inicial e identificação de potenciais inibidores do alvo escolhido por meio de acoplamento molecular. Metodologia: uma avaliação das proteínas do parasita foi realizada por meio de alinhamento de sequências e posteriormente foi realizada uma triagem de acoplamento molecular virtual com bancos de dados e recursos computacionais disponíveis no Centro de Cómputo Avanzado de Universidad de Texas (TACC), e os melhores resultados foram avaliados com base na afinidade, farmacocinética e toxicidade. Resultados: o alvo molecular escolhido foi a dUTPase. Após a triagem virtual, 12 moles mostrando potencial inibitório foram selecionados destes, 4- {3- [3- (trifluorometil) fenil] isoxazol-5-il} pirimidina-2-amina é uma das moléculas com o melhor perfil para se tornar um candidato no tratamento da doença de Chagas.

Estudos da atividade do receptor da LDL em pacientes com Hipercolesterolemia Familial / Studies of LDL receptor activity in patients with familial hypercholesterolemia

A hipercolesterolemia familial (HF) é uma doença autossômica dominante considerada como uma das formas mais graves de hiperlipidemia, assim como, a principal causa de morbi-mortalidade por ser o principal fator desencadeante da aterosclerose. A alteração primária e mais freqüente da HF incide no gene do receptor da LDL (LDLr), sabe-se que mais de 1600 mutações são descritas na literatura e a principal consequência dessas alterações resultam no comprometimento da remoção da LDL, aumentando a concentração plasmática. Atualmente, o ultrasequenciamento genômico permite gerar muitos dados, que podem identificar novas mutações gênicas de forma eficiente, reprodutiva e rápida. No entanto, somente a validação da nova mutação por atividade funcional pode realmente estabelecer a associação com a doença. O presente estudo tem como objetivo realizar a análise da atividade do receptor da LDL, identificadas através do sequenciamento de alto rendimento, no gene LDLr realizado pelo nosso grupo de pesquisa e correlacionar com dados clínicos, in vitro, in silico e estrutural. Para cumprir esta meta, os linfócitos T dos portadores de HF foram isolados do sangue periférico, cultivados e submetidos a estímulo para a expressão de receptores da LDL, incubados com LDL marcada para avaliação de ligação e interiorização pelas células de cada paciente. Dos 30 pacientes selecionados para esse estudo, 63% apresentaram mutação no LDLR, sendo que quase todas as variantes (p.Gly373Asp, p.Asp601His, p.Ile488Thr, p.Gly549Asp, p.Gly592Glu e Gly681Asp) são localizadas no segundo domínio entre os éxons 7 ao 14. De acordo com o docking molecular a variante p.Gly592Glu (rs137929307), que já foi identificada na população polonesa, espanhola e brasileira, já relacionada com a HF, pode aumentar a interação do LDLr com a ApoB e consequentemente o modo de interação entre as proteínas, no estudo in vitro foi possível notar um aumento tanto na média de fluorescência da ligação e da ligação e interiorização em relação a quantidade de LDLr na superfície celular

Familial hypercholesterolemia (HF) is an autosomal dominant disease considered as one of the most severe forms of hyperlipidemia, as well as the main cause of morbidity and mortality because it is the main triggering factor for atherosclerosis. The primary and more frequent alteration of the HF affects the LDL receptor gene (LDLr), it is known that more than 1600 mutations are described in the literature and the main consequence of these alterations results in the compromise of the LDL removal, increasing the plasma concentration. Nowadays, genomic ultrasequencing allows the generation of many data, which can identify new gene mutations efficiently, reproductively and rapidly. However, only the validation of the new functional activity mutation can actually establish association with the disease. The aim of the present study was to analyze LDL receptor activity, identified by high-throughput sequencing, in the LDLr gene performed by our research group and to correlate with clinical, in vitro, in silico and structural data. To meet this goal, the T lymphocytes from the HF carriers were isolated from the peripheral blood, cultured and challenged for the expression of LDL receptors, incubated with labeled LDL for binding assessment and internalization by the cells of each patient. Of the 30 patients selected for this study, 63% had a mutation in LDLR, and almost all variants (p.Gly373Asp, p.Asp601His, p.Ile488Thr, p.Gly549Asp, p.Gly592Glu and Gly681Asp) are located in the second domain between exons 7 to 14. According to the molecular docking the variant p.Gly592Glu (rs137929307), which has already been identified in the Polish, Spanish and Brazilian population, already related to HF, can increase the interaction of LDLr with ApoB and consequently the mode of interaction between proteins, in the in vitro study it was possible to note an increase in both the mean fluorescence of binding and binding and internalization in relation to the amount of LDLr on the cell surface

Molecular docking study of naturallyoccurring compounds as inhibitors of N-myristoyl transferase towards antifungal agents discovery / Acoplamiento molecular de compuestos de origen natural como inhibidores de la N-miristoil transferasa en el descubrimiento de nuevos agentes antifúngicos

Fungal infections currently remain as a common problem in public health. Actually, drug discovery programs are oriented to the searching for lead structures. Virtual screening and molecular docking constitute great alternatives in order to find hit compounds. Novel infection targets can also be defined and employed together with molecular docking tools in drug discovery programs. Thus, thirty-two natural compounds were docked within the active site of N-myristoyl transferase (NMT) as antifungal enzyme target. From tested compounds, alkaloids, flavonoids, xanthones, and quinones exhibited strongest mean interaction with NMT than terpenoids, coumarins and phenolics. Particularly, affinities for one aporphine alkaloid, a prenylated flavonoid and two xanthones resulted to be comparable with that of previously reported synthetic inhibitor. Several hydrophobic and polar contacts were demonstrated by comparing different computational tools. The present results let to establish three possible lead structures to develop antifungal drugs although subsequent SAR analyses are still required.

Las infecciones causadas por hongos continúan siendo un problema de salud pública en la actualidad. De hecho, existen diversos programas para el descubrimiento de fármacos enfocados en la búsqueda de estructuras plantilla. El mapeo virtual junto con docking molecular constituye una alternativa importante para encontrar potenciales estructuras promisorias. Mediante herramientas de docking molecular se pueden definir nuevos blancos terapéuticos para combatir diversas infecciones. Por tanto, se llevó a cabo el estudio del acoplamiento molecular a treinta y dos compuestos de origen natural, empleando la N-miristoil transferasa (NMT) como blanco enzimático antifúngico. De los compuestos ensayados, alcaloides, flavonoides, xantonas y quinonas mostraron interacción media más fuerte con la NMT que los terpenos, cumarinas y fenólicos. Particularmente, la afinidad encontrada para un alcaloide aporfínico, un flavonoide prenilado y dos xantonas resultó comparable con la encontrada para un inhibidor sintético reportado. En el presente trabajo se demostraron varias interacciones tanto hidrofóbicas como hidrofílicas mediante diversas herramientas computacionales. Los resultados encontrados permiten establecer tres posibles estructuras promisorias para el desarrollo de fármacos antifúngicos, aunque se requiere aún de estudios de relación estructura-actividad.

Derivatives of 3H-spiro1-benzofuran-2, 1’-cyclohexanes: immunostimulants for veterinary use / Derivados de 3H-espiro1-benzofurano-2, 1’-ciclohexanos: inmunoestimulantes de uso veterinario

Four 3H-spiro1-benzofuran-2, 1’-cyclohexanes were synthesized from filifolinol, two of which are reported for the first time. Docking molecular studies were carried out to determine in silico whether these derivatives have similar immunostimulant activity to that reported for filifolinol, and its oxidation product, filifolinone. Through of the study of interactions of these compounds with the heterodimer of the protein present in teleost TLR1-TLR2, filifolinol, 3’-filifolinchloride and filifolinyl acetate shows similar interactions between them, allowing to predict that they would have similar immunostimulant activity, but different to filifolinone and filifolinane or that they would act by a different mechanisms.

Cuatro 3H-spiro1-benzofuran-2, 1'-ciclohexanos se sintetizaron a partir de filifolinol, dos de los cuales son reportados por primera vez. Se llevaron a cabo estudios de docking molecular para determinar in silico si estos derivados tienen actividad inmunoestimulante similar a la reportada para filifolinol y su producto de oxidación, filifolinona. A través del estudio de las interacciones de estos compuestos con el heterodímero de la proteína presente en teleósteos TLR1-TLR2 se estableció que el filifolinol, 3'-cloruro de filifolinilo y acetato de filifolinilo tienen interacciones similares con el heterodímero, lo que permite predecir que entre ellos tendrían una actividad simi- lar, pero diferente a la de la filifolinona y filifolinano o que estos últimos actuarían por diferentes mecanismos.

Influence of Mg2+ ions on the interaction between 3,5-dicaffeoylquinic acid and HTLV-I integrase / Influencia de los iones Mg+2 sobre la interacción entre el ácido 3,5- dicafeoilquínico y la integrasa del HTLV-I / Influência dos íons Mg2+ sobre a interação entre o ácido 3,5-dicafeoilquínico e a integrase do HTLV-I

Objective. Using molecular simulation, we studied the influence of Mg2+ ions on the binding mode of HTLV-I Integrase (IN) catalytic domain (modeled by homology) with the 3,5- Dicaffeoylquinic Acid (DCQA). HTLV-I Integrase homology model was built using template-like crystallographic data of the IN catalytic domain solved for Avian Sarcoma Virus (VSA, pdb: 1VSD). Materials and methods. In order to analyze the role of Mg2+ in the interaction or coupling between 3,5-DCQA and Integrase, three models were created: i) in the absence of Mg2+ ions, ii) with a Mg2+ ion coordinated at Asp15 and Asp72 and iii) model with two Mg2+ ions coordinated at Asp15-Asp72 and Asp72-Glu108. Coupling force and binding free energy between 3,5-DCQA and HTLV-I IN were assessed in the three models. Results. The lowest docking score and free energy binding were obtained for the second model. Mg2+ ion strongly affected the coupling of the inhibitor 3,5-DCQA with HTLV-I catalytic domain of Integrase, thus revealing a strong interaction in the ligand-protein complex regardless of the ligand-catalytic interaction sites for all three models. Conclusion. Altogether, these results strengthen the hypothesis that the presence of one Mg2+ ion could enhance the interaction in the complex by decreasing free energy, therefore increasing the affinity. Moreover, we propose 3,5-DCQA as an important pharmacophore in the rational design of new antiretroviral drugs.

Objetivo: Usando simulación molecular, estudiamos la influencia de los iones Mg2+ en la interacción del dominio catalítico de la integrasa HTLV-I (IN) (modelado por homología) con el ácido 3,5-Dicafeoilquínico (DCQA). Materiales y métodos. El modelo por homología de la HTLV-I IN fue construido usando como molde la estructura cristalina de la IN del virus del sarcoma aviar (VSA, pdb: 1VSD). Para analizar el rol de los iones Mg2+ en la interacción con el DCQA y la integrasa, tres modelos fueron creados: i) en ausencia de iones Mg2+, ii) con un ion Mg2+ coordinado con Asp15 y Asp72 y iii) con dos iones Mg2+ coordinados con Asp15-Asp72 y Asp72-Glu108. Las fuerzas de interacción y la energía libre de unión entre el DCQA y la HTLV-I IN fueron calculadas en los tres modelos. Resultados. El puntaje más bajo en el docking y la menor energía libre fueron obtenidos para el modelo con un solo ion de Mg2+. El Mg2+ afecta fuertemente el acoplamiento del inhibidor DCQA con el dominio catalítico de la HTLV-I IN, revelando una fuerte interacción entre el complejo ligando-proteína que es independiente del sitio catalítico de los tres modelos usados. Conclusión. Los resultados sugieren que la presencia de un ion de Mg² + podría incrementar la interacción en el complejo debido a la disminución de la energía libre, intensificando así la afinidad. Por lo que, proponemos al DCQA como farmacóforo para el diseño de drogas antiretrovirales.

Objetivo. Usando simulação molecular, estudamos a influência dos íons Mg2+ na interação do domínio catalítico da integrase HTLV-I (IN) (modelado por homologia) com o ácido 3,5-dicafeoilquínico (3,5-diCQA). Materiais e métodos. O modelo de homologia da HTLV-I IN foi construído utilizando como fôrma a estrutura cristalina da IN de vírus do sarcoma aviário (VSA, pdb: 1VSD). Para analisar o papel dos íons Mg2+ na interação com o 3,5-diCQA e a integrase, três modelos foram criados: i) na ausência de íons Mg2+, ii) com um íon Mg2+ coordenado com Asp15 e Asp72 e, iii) com dois íons Mg2+ coordenados com Asp15-Asp72 e Asp72-Glu108. As forças de interação e a energia livre de ligação entre o 3,5-diCQA e a HTLV-I IN foram calculadas nos três modelos. Resultados. A pontuação mais baixa no docking e a menor energia livre foram obtidas para o modelo com um único íon de Mg2+. O Mg2+ afeta fortemente o acoplamento do inibidor 3,5-diCQA com o domínio catalítico da HTLV-I IN, revelando uma forte interação entre o complexo ligando-proteína que é independente do sítio catalítico dos três modelos utilizados. Conclusão. Os resultados sugerem que a presença de um íon Mg2+ poderia aumentar a interação no complexo devido à diminuição da energia livre, aumentando assim a afinidade. Assim, propomos ao 3,5-diCQA como farmacóforo para a fabricação de medicamentos antirretrovirais.

Estudio teóricoddel virus del síndrome respiratrio agudo severo (sars) a travéés del uso de métodos de acoplamiento molecular / Thoretical studiies of the virus svere acute respiratory syndromee (sars) throught of the use of methods of molecular occking / Estud teórico doo vírs da síndrome respiratória aguda severa (sars) a traves do uso de métodos de acoplamento molecular

En este estudio se ha evaluado por medio de la metodología de acoplamiento molecular una serie de 5 ligandos borados, que son variantes de la molécula FL-078. Estas moléculas tienen actividad inhibitoria frente a la proteasa Mpro responsable de la replicación del SARS-CoV. Haciendo uso del programa SYBYL7.0 se optimizó el homodímero de la Mpro (código 1Q2W), y a través del software FlexX se hizo el acople molecular con el fin de escoger el confórmero más estable de los ligandos aril borados frente a la macromolécula Mpro, encontrándose que la estructura FL-166 fue la de mejor conformación. Los 5 ligandos aril borados tienen la propiedad de interaccionar con el grupo hidroxilo (OH) presente en los residuos tales como serinas, treoninas y tirosinas. Los resultados acople molecular muestran que el mejor acercamiento sobre la cavidad se da sobre el conjunto de treoninas 21, 24, 25 y 26, y no como se afirma en la literatura: que se da sobre el conjunto de serinas 139, 144 y 147.

In this study a set of 5 aryl boronic ligands which are variations of the FL-078 molecule were assessed. These molecules haveinhibitoryactivityagainstoftheMpro protease involved in the SARS-CoV replication. A homodimeroftheMpro(ID1Q2W) was optimized using the SYBYL7.0 package and through the FlexX software was calculated the molecular docking withthe aim of choose the most stable ligand front to Mpro macromolecule. Was found among the five boronic ligands that the best pose corresponded to the FL-166 structure. These molecules show interaction with the hydroxil group beared by aminoacid residues such as serines, threoni-nes and tyrosines. The docking calculation results presented here show that the best approaching over the cavity occur on the threonines set 21, 24, 25 and 26 instead of the set pointed out by other authors Serines 139, 144 and 147.

Neste estudo avaliou-se através da metodologia do acoplamento molecular uma serie de 5 ligandos contendo boro, que são variantes da molécula FL-078, estas moléculas têm atividade inibitória à protease Mpro responsável da replicação do SARS-CoV. Usando o programa SYBYL7.0 se otimizou o homodímero da Mpro (código 1Q2W), e através do software FlexX se realizou o acoplamento molecular com a finalidade de escolher o confórmero mais estável dos ligandos aril borados frente à macromolécula Mpro. Encontrando-se que a estrutura FL-166 foi a de melhor conformação. Os 5 ligandos aril borados têm a propriedade de interagir com o grupo hidro-xila (OH) presente nos resíduos tais como serinas, treoninas e tirosinas. Os resultados de acoplamento molecular mostraram que a melhor aproximação sobre a cavidade ocorre sobre o conjunto de treoninas 21, 24, 25 y 26 e não como se afirma na literatura que se da sobre o conjunto de serinas 139, 144 y 147.