QSAR, molecular docking and ADMET studies of Quinoline, Isoquinoline and Quinazoline derivatives against Plasmodium falciparum malaria
- 1. Sidi Mohamed Ben Abdellah University
- 2. University of Hassan II Casablanca
Description
Abstract With the aim of researching new antimalarial drugs, a series of quinoline, isoquinoline and quinazoline derivatives were studied against the Plasmodium falciparum CQ-sensitive and MQ-resistant strain 3D7 protozoan parasite. DFT with B3LYP functional and 6-311G basis set was used to calculate quantum chemical descriptors for QSAR models. The molecular mechanics (MM2) method was used to calculate constitutional, physicochemical, and topological descriptors. By randomly dividing the dataset into training and test sets, we were able to construct reliable models using linear regression (MLR), nonlinear regression (MNLR) and artificial neural networks (ANN). The determination coefficient values indicate the predictive quality of the established models. The robustness and predictive power of the generated models were also confirmed via internal validation, external validation, the Y-Randomization test and the applicability domain. Furthermore, molecular docking studies were conducted to identify the key interactions between the studied molecules and the PfPMT receptor's active site. The findings of this contribution study indicate that the antimalarial activity of these compounds against Plasmodium falciparum appears to be largely determined by four descriptors, i.e., Total Connectivity (Tcon), percentage of carbon (C (%)), density (D) and bond length between the two nitrogen atoms (Bond N-N). On the basis of the reliable QSAR model and molecular docking results, several new antimalarial compounds have been designed. The selection of drug-candidates was performed according to drug-likeness and ADMET parameters.
Translated Descriptions
Translated Description (Arabic)
الخلاصة بهدف البحث عن عقاقير جديدة مضادة للملاريا، تمت دراسة سلسلة من مشتقات الكينولين والإيزوكينولين والكينازولين ضد طفيلي المتصورة المنجلية الحساسة لـ CQ والسلالة المقاومة لـ MQ 3D7. تم استخدام DFT مع B3LYP وظيفية ومجموعة أساس 6-311 G لحساب الواصفات الكيميائية الكمومية لنماذج QSAR. تم استخدام طريقة الميكانيكا الجزيئية (مم 2) لحساب الأوصاف البنيوية والفيزيائية والكيميائية والطوبولوجية. من خلال تقسيم مجموعة البيانات عشوائيًا إلى مجموعات تدريب واختبار، تمكنا من بناء نماذج موثوقة باستخدام الانحدار الخطي (MLR) والانحدار غير الخطي (MNLR) والشبكات العصبية الاصطناعية (ANN). تشير قيم معامل التحديد إلى الجودة التنبؤية للنماذج المحددة. كما تم تأكيد القوة والقوة التنبؤية للنماذج التي تم إنشاؤها من خلال التحقق الداخلي والتحقق الخارجي واختبار التوزيع العشوائي Y ونطاق التطبيق. علاوة على ذلك، أجريت دراسات الالتحام الجزيئي لتحديد التفاعلات الرئيسية بين الجزيئات المدروسة والموقع النشط لمستقبلات PfPMT. تشير نتائج دراسة المساهمة هذه إلى أن النشاط المضاد للملاريا لهذه المركبات ضد المتصورة المنجلية يبدو أنه يتحدد إلى حد كبير بأربعة واصفات، أي الاتصال الكلي (Tcon)، والنسبة المئوية للكربون (C (٪))، والكثافة (D) وطول الرابطة بين ذرتي النيتروجين (Bond N - N). على أساس نموذج QSAR الموثوق به ونتائج الالتحام الجزيئي، تم تصميم العديد من المركبات الجديدة المضادة للملاريا. تم اختيار الأدوية المرشحة وفقًا لمعلمات الشذوذ الدوائي و ADMET.Translated Description (French)
Résumé Dans le but de rechercher de nouveaux médicaments antipaludiques, une série de dérivés de quinoléine, d'isoquinoléine et de quinazoline ont été étudiés contre le parasite protozoaire 3D7 de Plasmodium falciparum sensible à la CQ et résistant à la MQ. La TFD avec le B3LYP fonctionnel et l'ensemble de base 6-311G a été utilisée pour calculer les descripteurs chimiques quantiques pour les modèles QSAR. La méthode de la mécanique moléculaire (MM2) a été utilisée pour calculer les descripteurs constitutionnels, physicochimiques et topologiques. En divisant aléatoirement l'ensemble de données en ensembles d'entraînement et de test, nous avons pu construire des modèles fiables à l'aide de la régression linéaire (MLR), de la régression non linéaire (MNLR) et des réseaux de neurones artificiels (ANN). Les valeurs des coefficients de détermination indiquent la qualité prédictive des modèles établis. La robustesse et le pouvoir prédictif des modèles générés ont également été confirmés via la validation interne, la validation externe, le test de randomisation Y et le domaine d'applicabilité. De plus, des études d'amarrage moléculaire ont été menées pour identifier les interactions clés entre les molécules étudiées et le site actif du récepteur PfPMT. Les résultats de cette étude de contribution indiquent que l'activité antipaludique de ces composés contre Plasmodium falciparum semble être largement déterminée par quatre descripteurs, à savoir la connectivité totale (Tcon), le pourcentage de carbone (C (%)), la densité (D) et la longueur de liaison entre les deux atomes d'azote (liaison N-N). Sur la base du modèle QSAR fiable et des résultats d'amarrage moléculaire, plusieurs nouveaux composés antipaludiques ont été conçus. La sélection des candidats-médicaments a été effectuée en fonction de la similarité du médicament et des paramètres ADMET.Translated Description (Spanish)
Resumen Con el objetivo de investigar nuevos fármacos antipalúdicos, se estudiaron una serie de derivados de quinolina, isoquinolina y quinazolina contra el parásito protozoario cepa 3D7 sensible a CQ y resistente a MQ de Plasmodium falciparum. Se utilizó DFT con el conjunto de bases B3LYP funcional y 6-311G para calcular los descriptores químicos cuánticos para los modelos QSAR. Se utilizó el método de mecánica molecular (MM2) para calcular los descriptores constitucionales, fisicoquímicos y topológicos. Al dividir aleatoriamente el conjunto de datos en conjuntos de entrenamiento y pruebas, pudimos construir modelos confiables utilizando regresión lineal (MLR), regresión no lineal (MNLR) y redes neuronales artificiales (ANN). Los valores de los coeficientes de determinación indican la calidad predictiva de los modelos establecidos. La robustez y el poder predictivo de los modelos generados también se confirmaron a través de la validación interna, la validación externa, la prueba de aleatorización Y y el dominio de aplicabilidad. Además, se realizaron estudios de acoplamiento molecular para identificar las interacciones clave entre las moléculas estudiadas y el sitio activo del receptor PfPMT. Los hallazgos de este estudio de contribución indican que la actividad antipalúdica de estos compuestos contra Plasmodium falciparum parece estar determinada en gran medida por cuatro descriptores, es decir, Conectividad Total (Tcon), porcentaje de carbono (C (%)), densidad (D) y longitud de enlace entre los dos átomos de nitrógeno (Enlace N-N). Sobre la base del modelo QSAR fiable y los resultados del acoplamiento molecular, se han diseñado varios compuestos antipalúdicos nuevos. La selección de candidatos a fármacos se realizó de acuerdo con los parámetros de semejanza a fármacos y ADMET.Files
latest.pdf.pdf
Files
(807.4 kB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:efe5880ea5b2d9b1207998c7befcd2dd
|
807.4 kB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- QSAR، الإرساء الجزيئي ودراسات ADMET لمشتقات الكينولين والأيزوكينولين والكينازولين ضد ملاريا المتصورة المنجلية
- Translated title (French)
- Études QSAR, d'amarrage moléculaire et ADMET sur les dérivés de la quinoléine, de l'isoquinoléine et de la quinazoline contre le paludisme à Plasmodium falciparum
- Translated title (Spanish)
- Estudios QSAR, molecular docking y ADMET de derivados de quinolina, isoquinolina y quinazolina contra la malaria por Plasmodium falciparum
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4293225705
- DOI
- 10.21203/rs.3.rs-1318934/v1
References
- https://openalex.org/W1570912112
- https://openalex.org/W1972810184
- https://openalex.org/W1990432963
- https://openalex.org/W1990617637
- https://openalex.org/W1995681700
- https://openalex.org/W2010427019
- https://openalex.org/W2038703062
- https://openalex.org/W2052030759
- https://openalex.org/W2054716083
- https://openalex.org/W2067643341
- https://openalex.org/W2068585157
- https://openalex.org/W2069542935
- https://openalex.org/W2076018148
- https://openalex.org/W2077986349
- https://openalex.org/W2078556671
- https://openalex.org/W2083534494
- https://openalex.org/W2085006365
- https://openalex.org/W2086190989
- https://openalex.org/W2087466582
- https://openalex.org/W2087661061
- https://openalex.org/W2100349128
- https://openalex.org/W2106421086
- https://openalex.org/W2128245586
- https://openalex.org/W2134568534
- https://openalex.org/W2147084679
- https://openalex.org/W2151029520
- https://openalex.org/W2155430111
- https://openalex.org/W2163218973
- https://openalex.org/W2292301738
- https://openalex.org/W2398789413
- https://openalex.org/W2593436234
- https://openalex.org/W2761249143
- https://openalex.org/W2810913846
- https://openalex.org/W2889291453
- https://openalex.org/W2921319474
- https://openalex.org/W2969953902
- https://openalex.org/W2978189353
- https://openalex.org/W2996305798
- https://openalex.org/W2997619704
- https://openalex.org/W3007387998
- https://openalex.org/W3012820069
- https://openalex.org/W3016753196
- https://openalex.org/W3047011861
- https://openalex.org/W3086934255
- https://openalex.org/W3087467125
- https://openalex.org/W3107333452
- https://openalex.org/W3128554489
- https://openalex.org/W3143825513
- https://openalex.org/W3152127249
- https://openalex.org/W3161492474
- https://openalex.org/W3179640052
- https://openalex.org/W3202296615
- https://openalex.org/W3217240009