Published June 1, 2013 | Version v1
Publication Open

Tumor necrosis factor receptor superfamily 10B (TNFRSF10B): an insight from structure modeling to virtual screening for designing drug against head and neck cancer

  • 1. International Islamic University, Islamabad
  • 2. Quaid-i-Azam University
  • 3. Pir Mehr Ali Shah Arid Agriculture University

Description

Head and neck cancer (HNC) belongs to a group of heterogeneous disease with distinct patterns of behavior and presentation. TNFRSF10B, a tumor suppressor gene mapped on chromosome 8. Mutation in candidate gene is responsible for the loss of chromosome p arm which is frequently observed in head and neck tumors. TNFRSF10B inhibits tumor formation through apoptosis but deregulation encourages metastasis, migration and invasion of tumor cell tissues.Structural modeling was performed by employing MODELLER (9v10). A suitable template [2ZB9] was retrieved from protein databank with query coverage and sequence identity of 84% and 30% respectively. Predicted Model evaluation form Rampage revealed 93.2% residues in favoured region, 5.7% in allowed region while only 1 residue is in outlier region. ERRAT and ProSA demonstrated 51.85% overall quality with a -1.08 Z-score of predicted model. Molecular Evolutionary Genetics Analysis (MEGA 5) tool was executed to infer an evolutionary history of TNFRSF10B candidate gene. Orthologs and paralogs [TNFRSF10A & TNFRSF10D] protein sequences of TNFRSF10B gene were retrieved for developed ancestral relationship. Topology of tree presenting TNFRSF10A gene considered as outgroup. Human and gorilla shared more than 90% similarities with conserved amino acid sequence. Virtual screening approach was appliedfor identification of novel inhibitors. Library (Mcule) was screened for novel inhibitors and utilized the scrutinized lead compounds for protein ligand docking. Screened lead compounds were further investigated for molecular docking studies. STRING server was employed to explore protein-protein interactions of TNFRSF10B target protein. TNFSF10 protein showed highest 0.999 confidence score and selected protein-protein docking by utilizing GRAMM-X server. In-silico docking results revealed I-58, S-90 and A-62 as most active interacting residues of TNFRSF10B receptor protein with R-130, S-156 and R-130 of TNFSF10B ligand protein.Current research may provide a backbone for understanding structural and functional insights of TNFRSF10B protein. The designed novel inhibitors and predicted interactions might serve to inhibit the disease. Effective in-vitro potent ligands are required which will be helpful in future to design a drug to against Head and neck cancer disease. There is an urgent need for affective drug designing of head and neck cancer and computational tools for examining candidate genes more efficiently and accurately are required.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

ينتمي سرطان الرأس والرقبة (HNC) إلى مجموعة من الأمراض غير المتجانسة مع أنماط متميزة من السلوك والعرض. TNFRSF10B، جين مثبط للورم تم تعيينه على الكروموسوم 8. الطفرة في الجين المرشح هي المسؤولة عن فقدان كروموسوم الذراع التي لوحظت في كثير من الأحيان في أورام الرأس والرقبة. يمنع TNFRSF10B تكوين الورم من خلال الاستماتة ولكن إلغاء القيود يشجع الانبثاث والهجرة وغزو أنسجة الخلايا السرطانية. تم إجراء النمذجة الهيكلية من خلال استخدام المنمذج (9v10). تم استرداد قالب مناسب [2ZB9] من بنك بيانات البروتين مع تغطية الاستعلام وهوية التسلسل بنسبة 84 ٪ و 30 ٪ على التوالي. كشف نموذج التقييم المتوقع Rampage عن 93.2 ٪ من المخلفات في المنطقة المفضلة، و 5.7 ٪ في المنطقة المسموح بها بينما توجد بقايا واحدة فقط في المنطقة النائية. أظهرت ERRAT و ProSA جودة إجمالية بنسبة 51.85 ٪ مع -1.08 درجة Z للنموذج المتوقع. تم تنفيذ أداة تحليل علم الوراثة التطوري الجزيئي (MEGA 5) لاستنتاج التاريخ التطوري للجين المرشح TNFRSF10B. تم استرجاع متواليات بروتين Orthologs و paralogs [TNFRSF10A & TNFRSF10D] من جين TNFRSF10B لعلاقة الأجداد المتقدمة. طوبولوجيا الشجرة التي تقدم جين TNFRSF10A تعتبر مجموعة خارجية. يشترك الإنسان والغوريلا في أكثر من 90 ٪ من أوجه التشابه مع تسلسل الأحماض الأمينية المحفوظة. تم تطبيق نهج الفحص الافتراضي لتحديد المثبطات الجديدة. تم فحص المكتبة (Mcule) بحثًا عن مثبطات جديدة واستخدمت مركبات الرصاص التي تم فحصها لرسو ربيطة البروتين. خضعت مركبات الرصاص التي تم فحصها لمزيد من الدراسة لدراسات الالتحام الجزيئي. تم استخدام خادم السلسلة لاستكشاف تفاعلات البروتين والبروتين للبروتين المستهدف TNFRSF10B. أظهر بروتين TNFSF10 أعلى درجة ثقة 0.999 واختار الالتحام بالبروتين والبروتين باستخدام خادم GRAMM - X. كشفت نتائج الالتحام داخل السيليكو عن I -58 و S -90 و A -62 باعتبارها المخلفات المتفاعلة الأكثر نشاطًا لبروتين مستقبلات TNFRSF10B مع R -130 و S -156 و R -130 من البروتين الرابط TNFSF10B. قد توفر الأبحاث الحالية العمود الفقري لفهم الرؤى الهيكلية والوظيفية لبروتين TNFRSF10B. قد تعمل المثبطات الجديدة المصممة والتفاعلات المتوقعة على تثبيط المرض. هناك حاجة إلى روابط فعالة في المختبر والتي ستكون مفيدة في المستقبل لتصميم دواء لمكافحة أمراض سرطان الرأس والرقبة. هناك حاجة ملحة لتصميم الأدوية العاطفية لسرطان الرأس والرقبة والأدوات الحسابية لفحص الجينات المرشحة بشكل أكثر كفاءة ودقة.

Translated Description (French)

Le cancer de la tête et du cou (HNC) appartient à un groupe de maladies hétérogènes avec des schémas de comportement et de présentation distincts. TNFRSF10B, un gène suppresseur de tumeur cartographié sur le chromosome 8. La mutation du gène candidat est responsable de la perte du bras chromosomique p qui est fréquemment observée dans les tumeurs de la tête et du cou. Le TNFRSF10B inhibe la formation de tumeurs par l'apoptose, mais la dérégulation favorise les métastases, la migration et l'invasion des tissus des cellules tumorales. La modélisation structurelle a été réalisée en utilisant un MODÉLISATEUR (9v10). Un modèle approprié [2ZB9] a été extrait de la banque de données de protéines avec une couverture de requête et une identité de séquence de 84 % et 30 % respectivement. Prévu Formulaire d'évaluation du modèle Rampage a révélé 93,2 % de résidus dans la région favorisée, 5,7 % dans la région autorisée tandis qu'un seul résidu se trouve dans la région aberrante. ERRAT et ProSA ont démontré une qualité globale de 51,85 % avec un Z-score de -1,08 du modèle prédit. L'outil MEGA 5 (Molecular Evolutionary Genetics Analysis) a été exécuté pour déduire une histoire évolutive du gène candidat TNFRSF10B. Les séquences de protéines orthologues et paralogues [TNFRSF10A & TNFRSF10D] du gène TNFRSF10B ont été récupérées pour une relation ancestrale développée. Topologie de l'arbre présentant le gène TNFRSF10A considéré comme outgroup. L'homme et le gorille partageaient plus de 90 % de similitudes avec la séquence d'acides aminés conservée. Une approche de dépistage virtuel a été appliquée pour l'identification de nouveaux inhibiteurs. Library (Mcule) a fait l'objet d'un dépistage de nouveaux inhibiteurs et a utilisé les composés principaux examinés pour l'amarrage des ligands protéiques. Les composés de plomb criblés ont été étudiés plus en détail pour les études d'amarrage moléculaire. Le serveur STRING a été utilisé pour explorer les interactions protéine-protéine de la protéine cible TNFRSF10B. La protéine TNFSF10 a montré le score de confiance le plus élevé de 0,999 et a sélectionné l'amarrage protéine-protéine en utilisant le serveur GRAMM-X. Les résultats d'amarrage in-silico ont révélé que I-58, S-90 et A-62 sont les résidus d'interaction les plus actifs de la protéine du récepteur TNFRSF10B avec R-130, S-156 et R-130 de la protéine du ligand TNFSF10B. Les recherches actuelles peuvent fournir une colonne vertébrale pour comprendre les informations structurelles et fonctionnelles de la protéine TNFRSF10B. Les nouveaux inhibiteurs conçus et les interactions prédites pourraient servir à inhiber la maladie. Des ligands puissants in vitro efficaces sont nécessaires, ce qui sera utile à l'avenir pour concevoir un médicament contre le cancer de la tête et du cou. Il est urgent de concevoir des médicaments affectifs contre le cancer de la tête et du cou et des outils informatiques pour examiner les gènes candidats plus efficacement et plus précisément sont nécessaires.

Translated Description (Spanish)

El cáncer de cabeza y cuello (CHC) pertenece a un grupo de enfermedades heterogéneas con distintos patrones de comportamiento y presentación. TNFRSF10B, un gen supresor de tumores mapeado en el cromosoma 8. La mutación en el gen candidato es responsable de la pérdida del brazo del cromosoma p que se observa con frecuencia en los tumores de cabeza y cuello. TNFRSF10B inhibe la formación de tumores a través de la apoptosis, pero la desregulación fomenta la metástasis, la migración y la invasión de los tejidos de las células tumorales. El modelado estructural se realizó empleando el MODELADOR (9v10). Se recuperó una plantilla adecuada [2ZB9] del banco de datos de proteínas con una cobertura de consulta e identidad de secuencia del 84% y el 30%, respectivamente. La forma de evaluación del modelo predicho Rampage reveló 93.2% de residuos en la región favorecida, 5.7% en la región permitida, mientras que solo 1 residuo está en la región atípica. ERRAT y ProSA demostraron una calidad general del 51,85% con una puntuación Z de -1,08 del modelo previsto. Se ejecutó la herramienta de Análisis Genético Evolutivo Molecular (MEGA 5) para inferir una historia evolutiva del gen candidato TNFRSF10B. Las secuencias de proteínas ortólogas y parálogas [TNFRSF10A y TNFRSF10D] del gen TNFRSF10B se recuperaron para determinar la relación ancestral desarrollada. Topología del árbol que presenta el gen TNFRSF10A considerado como grupo externo. El humano y el gorila compartieron más del 90% de similitudes con la secuencia de aminoácidos conservada. Se aplicó un enfoque de cribado virtual para la identificación de nuevos inhibidores. Se analizó la biblioteca (Mcule) para detectar nuevos inhibidores y se utilizaron los compuestos principales analizados para el acoplamiento de ligandos de proteínas. Los compuestos de plomo seleccionados se investigaron más a fondo para estudios de acoplamiento molecular. Se empleó el servidor de CADENAS para explorar las interacciones proteína-proteína de la proteína diana TNFRSF10B. La proteína TNFSF10 mostró la puntuación de confianza más alta de 0,999 y el acoplamiento proteína-proteína seleccionado utilizando el servidor GRAMM-X. Los resultados del acoplamiento in silico revelaron que I-58, S-90 y A-62 son los residuos de interacción más activos de la proteína receptora TNFRSF10B con R-130, S-156 y R-130 de la proteína ligando TNFSF10B. La investigación actual puede proporcionar una columna vertebral para comprender los conocimientos estructurales y funcionales de la proteína TNFRSF10B. Los nuevos inhibidores diseñados y las interacciones predichas podrían servir para inhibir la enfermedad. Se requieren ligandos potentes in vitro efectivos que serán útiles en el futuro para diseñar un fármaco contra la enfermedad del cáncer de cabeza y cuello. Existe una necesidad urgente de diseñar fármacos afectivos para el cáncer de cabeza y cuello y se requieren herramientas computacionales para examinar los genes candidatos de manera más eficiente y precisa.

Files

1742-4682-10-38.pdf

Files (2.2 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:79948647c1cf05e1571977f32dc714ed
2.2 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
عائلة فائقة من مستقبلات عامل نخر الورم 10 ب (TNFRSF10B): نظرة ثاقبة من نمذجة الهيكل إلى الفحص الافتراضي لتصميم الدواء ضد سرطان الرأس والرقبة
Translated title (French)
La superfamille 10B des récepteurs du facteur de nécrose tumorale (TNFRSF10B) : un aperçu de la modélisation de la structure au dépistage virtuel pour la conception de médicaments contre le cancer de la tête et du cou
Translated title (Spanish)
Superfamilia de receptores del factor de necrosis tumoral 10B (TNFRSF10B): una visión desde el modelado estructural hasta el cribado virtual para diseñar fármacos contra el cáncer de cabeza y cuello

Identifiers

Other
https://openalex.org/W2047285840
DOI
10.1186/1742-4682-10-38

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Pakistan

References

  • https://openalex.org/W1990983167
  • https://openalex.org/W1991501966
  • https://openalex.org/W1992192767
  • https://openalex.org/W2010703150
  • https://openalex.org/W2018740272
  • https://openalex.org/W2033495141
  • https://openalex.org/W2047534469
  • https://openalex.org/W2049502419
  • https://openalex.org/W2059008055
  • https://openalex.org/W2064810566
  • https://openalex.org/W2074986801
  • https://openalex.org/W2082544406
  • https://openalex.org/W2087262062
  • https://openalex.org/W2090805322
  • https://openalex.org/W2102993309
  • https://openalex.org/W2105924489
  • https://openalex.org/W2106210646
  • https://openalex.org/W2118150538
  • https://openalex.org/W2130479394
  • https://openalex.org/W2132629607
  • https://openalex.org/W2132632499
  • https://openalex.org/W2139432096
  • https://openalex.org/W2153255725
  • https://openalex.org/W2163730498
  • https://openalex.org/W2170492999
  • https://openalex.org/W2317368883
  • https://openalex.org/W2406213538
  • https://openalex.org/W4248107770
  • https://openalex.org/W95014119