Published February 5, 2024
| Version v1
Publication
Open
Estudio computacional de las interacciones moleculares entre el timol y los residuos HIS41 y CYS145 presentes en el sitio activo de la proteasa 3CLpro
Creators
- 1. University of Carabobo
- 2. Escuela Superior Politecnica del Litoral
Description
La proteína proteasa 3CLpro del SARS-CoV-2 es una enzima crucial para la replicación viral, convirtiéndose en un blanco terapéutico de gran importancia. El timol (2-isopropil-5-metilfenol), 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 con 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.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
بروتياز البروتين 3CLpro من SARS - CoV -2 هو إنزيم حاسم للتكاثر الفيروسي، ليصبح هدفًا علاجيًا مهمًا للغاية. يُظهر الثيمول (2 -أيزوبروبيل-5 -ميثيل فينول)، وهو مركب طبيعي موجود في الزعتر (Thymus vulgaris)، نشاطًا مضادًا للفيروسات محتملًا ضد بروتياز 3CLpro. في هذه الدراسة، باستخدام الاقتران الجزيئي مع AutoDockTools-1.5.6، تم تقييم طاقات التفاعل الجزيئي بين بقايا الثيمول والأحماض الأمينية في الموقع النشط لبروتين 3CLpro protease. ثم، مع النظرية الكمية للذرات في الجزيئات (QTAIM) والتفاعلات غير التساهمية (NCI)، تم تحليل أنواع التفاعلات الجزيئية بين بقايا الأحماض الأمينية المحددة والثيمول. تم إجراء الحسابات الكمية باستخدام برنامج Orca-5.0.3، باستخدام طريقة DFT مع وظيفة M06 -2X وقاعدة aug - cc - pVDZ المحددة في مرحلة الغاز. تشير نتائج الاقتران الجزيئي إلى أن الثيمول يرتبط ببروتين 3CL بطاقة تفاعل تساوي -3.784 سعرة حرارية/مول. يشير تحليل QTAIM إلى وجود نقاط تقاطع حرجة بين الثيمول و HIS41 و CYS145. بالإضافة إلى ذلك، لوحظ تكوين رابطة هيدروجينية بين مجموعة OH من الثيمول مع بقايا CYS145، والتي تدعمها تحليلات ELF (وظيفة توطين الإلكترون) و NCI (التفاعلات غير التساهمية). أخيرًا، تؤكد طريقة NCI وجود تفاعلات فان دير فالس مع بقايا HIS41. تشير النتائج إلى أن آلية تثبيط نشاط بروتين 3CLpro يتم التحكم فيها عن طريق التفاعلات الجزيئية من نوع التجسير الهيدروجيني والتفاعلات الضعيفة.Translated Description (English)
The 3CLpro protein protease of SARS-CoV-2 is a crucial enzyme for viral replication, becoming a very important therapeutic target. Thymol (2-isopropyl-5-methylphenol), a natural compound found in thyme (Thymus vulgaris), exhibits potential antiviral activity against the 3CLpro protease. In this study, using molecular coupling with AutoDockTools-1.5.6, the energies of molecular interaction between thymol and amino acid residues in the active site of the 3CLpro protease protein were evaluated. Then, with the quantum theory of Atoms in Molecules (QTAIM) and that of Non-covalent Interactions (NCI), the types of molecular interactions between the 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 base set in gas phase. The molecular coupling results indicate that thymol binds to 3CL protein with an interaction energy equal to -3.784 kcal/mol. QTAIM analysis indicates the presence of critical junction points between thymol and HIS41 and CYS145 residues. In addition, the formation of a hydrogen bond between the OH group of thymol with residue CYS145 is observed, which is corroborated by the ELF (Electron Localization Function) and NCI (Non Covalent Interactions) 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 3CLpro protein activity is controlled by hydrogen-bridging-type molecular interactions and weak interactions.Translated Description (French)
La protéine protéase 3CLpro du SARS-CoV-2 est une enzyme cruciale pour la réplication virale, devenant une cible thérapeutique de grande importance. Le thymol (2-isopropyl-5-méthylphénol), un composé naturel présent dans le thym (Thymus vulgaris), présente une activité antivirale potentielle contre la protéase 3CLpro. Dans cette étude, en utilisant le couplage moléculaire avec AutoDockTools-1.5.6, les énergies d'interaction moléculaire entre le thymol et les résidus d'acides aminés sur le site actif de la protéase 3CLpro ont été évaluées. Ensuite, avec la théorie quantique des atomes dans les molécules (QTAIM) et celle des interactions non covalentes (NCI), les types d'interactions moléculaires entre les résidus d'acides aminés identifiés et le thymol ont été analysés. Les calculs quantiques ont été effectués avec le logiciel Orca-5.0.3, en utilisant la méthode DFT avec le fonctionnel M06-2X et l'ensemble de base aug-cc-pVDZ en phase gazeuse. Les résultats de couplage moléculaire indiquent que le thymol se lie à la protéine 3CL avec une énergie d'interaction égale à -3,784 kcal/mol. L'analyse QTAIM indique la présence de points critiques de liaison entre le thymol et les résidus HIS41 et CYS145. De plus, on observe la formation d'une liaison hydrogène entre le groupe OH du thymol et le résidu CYS145, ce qui est corroboré par les analyses ELF (Electron Localization Function) et NCI (Non Covalent Interactions). Enfin, la méthode NCI confirme la présence d'interactions de van der Waals avec le résidu HIS41. Les résultats suggèrent que le mécanisme d'inhibition de l'activité de la protéine 3CLpro est contrôlé par des interactions moléculaires de type pont hydrogène et des interactions faibles.Files
90973.pdf
Files
(1.6 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:c6a06b293ca7d45aeb05ad5ade4f45e3
|
1.6 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- دراسة حسابية للتفاعلات الجزيئية بين الثيمول و HIS41 و CYS145 الموجودة في الموقع النشط للأنزيم البروتيني 3CLpro
- Translated title (English)
- Computational study of the molecular interactions between thymol and HIS41 and CYS145 residues present in the 3CLpro protease active site
- Translated title (French)
- Étude informatique des interactions moléculaires entre le thymol et les résidus HIS41 et CYS145 présents sur le site actif de la protéase 3CLpro
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4392390795
- DOI
- 10.15446/rev.colomb.quim.v52n1.110606
References
- https://openalex.org/W1653739410
- https://openalex.org/W1964277385
- https://openalex.org/W1968680692
- https://openalex.org/W1991127835
- https://openalex.org/W2028046413
- https://openalex.org/W2032070236
- https://openalex.org/W2039735251
- https://openalex.org/W2046015248
- https://openalex.org/W2050227711
- https://openalex.org/W2056446756
- https://openalex.org/W2067718414
- https://openalex.org/W2093914988
- https://openalex.org/W2104919283
- https://openalex.org/W2105668062
- https://openalex.org/W2132525235
- https://openalex.org/W2132629607
- https://openalex.org/W2147421370
- https://openalex.org/W2316370820
- https://openalex.org/W2343503409
- https://openalex.org/W2479356696
- https://openalex.org/W2692515715
- https://openalex.org/W2804492161
- https://openalex.org/W2971801381
- https://openalex.org/W2993511937
- https://openalex.org/W3011347515
- https://openalex.org/W3011701533
- https://openalex.org/W3015392707
- https://openalex.org/W3015608194
- https://openalex.org/W3020300207
- https://openalex.org/W3023464695
- https://openalex.org/W3083932724
- https://openalex.org/W3092136311
- https://openalex.org/W3097145107
- https://openalex.org/W3124491820
- https://openalex.org/W4210370823
- https://openalex.org/W4220694746
- https://openalex.org/W4221100330
- https://openalex.org/W4235406522
- https://openalex.org/W4307468223
- https://openalex.org/W837262540