An integrated computational approach towards novel drugs discovery against polyketide synthase 13 thioesterase domain of Mycobacterium tuberculosis
Creators
- 1. Prince Sattam Bin Abdulaziz University
- 2. King Saud University
- 3. Government College University, Faisalabad
Description
Abstract The acquired drug resistance by Mycobacterium tuberculosis (M. tuberculosis) to antibiotics urges the need for developing novel anti- M. tuberculosis drugs that possess novel mechanism of action. Since traditional drug discovery is a labor-intensive and costly process, computer aided drug design is highly appreciated tool as it speeds up and lower the cost of drug development process. Herein, Asinex antibacterial compounds were virtually screened against thioesterase domain of Polyketide synthase 13, a unique enzyme that forms α-alkyl β-ketoesters as a direct precursor of mycolic acids which are essential components of the lipid-rich cell wall of M. tuberculosis . The study identified three drug-like compounds as the most promising leads; BBB_26582140, BBD_30878599 and BBC_29956160 with binding energy value of − 11.25 kcal/mol, − 9.87 kcal/mol and − 9.33 kcal/mol, respectively. The control molecule binding energy score is -9.25 kcal/mol. Also, the docked complexes were dynamically stable with maximum root mean square deviation (RMSD) value of 3 Å. Similarly, the MM-GB\PBSA method revealed highly stable complexes with mean energy values < − 75 kcal/mol for all three systems. The net binding energy scores are validated by WaterSwap and entropy energy analysis. Furthermore, The in silico druglike and pharmacokinetic investigation revealed that the compounds could be suitable candidates for additional experimentations. In summary, the study findings are significant, and the compounds may be used in experimental validation pipeline to develop potential drugs against drug-resistant tuberculosis.
Translated Descriptions
Translated Description (Arabic)
تحث مقاومة الأدوية المكتسبة بواسطة المتفطرة السلية (M. Tuberculosis) للمضادات الحيوية على الحاجة إلى تطوير أدوية جديدة لمكافحة M. Tuberculosis تمتلك آلية عمل جديدة. نظرًا لأن اكتشاف الأدوية التقليدية عملية كثيفة العمالة ومكلفة، فإن تصميم الأدوية بمساعدة الكمبيوتر هو أداة تحظى بتقدير كبير لأنه يسرع ويقلل من تكلفة عملية تطوير الأدوية. هنا، تم فحص المركبات المضادة للبكتيريا Asinex فعليًا ضد مجال الثيوستريز من Polyketide synthase 13، وهو إنزيم فريد من نوعه يشكل α - alkyl β - ketoesters كمقدمة مباشرة للأحماض الفطرية التي تعد مكونات أساسية لجدار الخلية الغني بالدهون لمرض السل . حددت الدراسة ثلاثة مركبات شبيهة بالعقاقير باعتبارها أكثر الخيوط الواعدة ؛ BBB _26582140 و BBD _30878599 و BBC _29956160 بقيمة طاقة ملزمة تبلغ -11.25 سعرة حرارية/مول، -9.87 سعرة حرارية/مول و -9.33 سعرة حرارية/مول، على التوالي. درجة طاقة ربط جزيء التحكم هي -9.25 سعرة حرارية/مول. أيضًا، كانت المجمعات الراسية مستقرة ديناميكيًا مع قيمة الحد الأقصى لمتوسط انحراف الجذر التربيعي (RMSD) البالغة 3 Å. وبالمثل، كشفت طريقة MM - GB\ PBSA عن معقدات مستقرة للغاية مع متوسط قيم الطاقة <-75 سعرة حرارية/مول لجميع الأنظمة الثلاثة. يتم التحقق من صحة صافي درجات طاقة الربط من خلال WaterSwap وتحليل طاقة الانتروبيا. علاوة على ذلك، كشف الاستقصاء الشبيه بالعقاقير والحرائك الدوائية في السيليكو أن المركبات يمكن أن تكون مرشحة مناسبة لإجراء تجارب إضافية. باختصار، نتائج الدراسة مهمة، ويمكن استخدام المركبات في خط أنابيب التحقق التجريبي لتطوير أدوية محتملة ضد السل المقاوم للأدوية.Translated Description (French)
Résumé La pharmacorésistance acquise par Mycobacterium tuberculosis (M. tuberculosis) aux antibiotiques insiste sur la nécessité de développer de nouveaux médicaments anti-M. tuberculosis dotés d'un nouveau mécanisme d'action. Étant donné que la découverte de médicaments traditionnelle est un processus à forte intensité de main-d' œuvre et coûteux, la conception de médicaments assistée par ordinateur est un outil très apprécié car elle accélère et réduit le coût du processus de développement de médicaments. Ici, les composés antibactériens Asinex ont été virtuellement criblés contre le domaine thioestérase de la polycétide synthase 13, une enzyme unique qui forme des α-alkyl β-cétoesters en tant que précurseur direct des acides mycoliques qui sont des composants essentiels de la paroi cellulaire riche en lipides de M. tuberculosis . L'étude a identifié trois composés de type médicamenteux comme les pistes les plus prometteuses ; BBB_26582140, BBD_30878599 et BBC_29956160 avec une valeur d'énergie de liaison de − 11,25 kcal/mol, − 9,87 kcal/mol et − 9,33 kcal/mol, respectivement. Le score d'énergie de liaison de la molécule témoin est de -9,25 kcal/mol. De plus, les complexes amarrés étaient dynamiquement stables avec une valeur maximale de l'écart quadratique moyen (RMSD) de 3 Å. De même, la méthode MM-GB\PBSA a révélé des complexes très stables avec des valeurs d'énergie moyennes < − 75 kcal/mol pour les trois systèmes. Les scores nets d'énergie de liaison sont validés par WaterSwap et l'analyse de l'énergie d'entropie. En outre, l'étude pharmacocinétique et pharmacologique in silico a révélé que les composés pourraient être des candidats appropriés pour des expérimentations supplémentaires. En résumé, les résultats de l'étude sont significatifs et les composés peuvent être utilisés dans un pipeline de validation expérimentale pour développer des médicaments potentiels contre la tuberculose pharmacorésistante.Translated Description (Spanish)
Resumen La resistencia adquirida a los medicamentos por Mycobacterium tuberculosis (M. tuberculosis) a los antibióticos insta a la necesidad de desarrollar nuevos fármacos contra M. tuberculosis que posean un nuevo mecanismo de acción. Dado que el descubrimiento de fármacos tradicionales es un proceso laborioso y costoso, el diseño de fármacos asistido por ordenador es una herramienta muy apreciada, ya que acelera y reduce el coste del proceso de desarrollo de fármacos. En la presente, los compuestos antibacterianos Asinex se analizaron virtualmente contra el dominio tioesterasa de la policétido sintasa 13, una enzima única que forma α-alquil β-cetoésteres como precursor directo de los ácidos micólicos que son componentes esenciales de la pared celular rica en lípidos de M. tuberculosis . El estudio identificó tres compuestos similares a fármacos como los más prometedores; BBB_26582140, BBD_30878599 y BBC_29956160 con un valor de energía de unión de -11,25 kcal/mol, -9,87 kcal/mol y -9,33 kcal/mol, respectivamente. La puntuación de energía de unión de la molécula de control es -9,25 kcal/mol. Además, los complejos acoplados fueron dinámicamente estables con un valor máximo de desviación cuadrática media (RMSD) de 3 Å. De manera similar, el método MM-GB\PBSA reveló complejos altamente estables con valores medios de energía < -75 kcal/mol para los tres sistemas. Las puntuaciones netas de energía de unión se validan mediante WaterSwap y análisis de energía de entropía. Además, la investigación farmacocinética y farmacológica in silico reveló que los compuestos podrían ser candidatos adecuados para experimentos adicionales. En resumen, los hallazgos del estudio son significativos y los compuestos pueden usarse en la línea de validación experimental para desarrollar posibles fármacos contra la tuberculosis resistente a los medicamentos.Files
s41598-023-34222-8.pdf.pdf
Files
(2.2 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:db66b873577a165c6a9a8fb6e2948c07
|
2.2 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- نهج حسابي متكامل نحو اكتشاف عقاقير جديدة ضد سينسيز البولي كيتيد 13 مجال ثيويستيراز من المتفطرة السلية
- Translated title (French)
- Une approche informatique intégrée pour la découverte de nouveaux médicaments contre le domaine de la polycétide synthase 13 thioestérase de Mycobacterium tuberculosis
- Translated title (Spanish)
- Un enfoque computacional integrado hacia el descubrimiento de nuevos fármacos contra el dominio de la poliquétido sintasa 13 tioesterasa de Mycobacterium tuberculosis
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4367297028
- DOI
- 10.1038/s41598-023-34222-8
References
- https://openalex.org/W1887624773
- https://openalex.org/W1968984443
- https://openalex.org/W1981737096
- https://openalex.org/W1993402349
- https://openalex.org/W2009867031
- https://openalex.org/W2011601475
- https://openalex.org/W2027340405
- https://openalex.org/W2043666236
- https://openalex.org/W2046928094
- https://openalex.org/W2058004635
- https://openalex.org/W2088163247
- https://openalex.org/W2095084125
- https://openalex.org/W2096164927
- https://openalex.org/W2100561975
- https://openalex.org/W2107340859
- https://openalex.org/W2132094707
- https://openalex.org/W2132629607
- https://openalex.org/W2133435267
- https://openalex.org/W2134967712
- https://openalex.org/W2138397902
- https://openalex.org/W2142868265
- https://openalex.org/W2147421370
- https://openalex.org/W2152630148
- https://openalex.org/W2160400589
- https://openalex.org/W2180898434
- https://openalex.org/W2208203352
- https://openalex.org/W2272837046
- https://openalex.org/W2328479868
- https://openalex.org/W2332712348
- https://openalex.org/W2404280981
- https://openalex.org/W2554099577
- https://openalex.org/W2593436234
- https://openalex.org/W2730709380
- https://openalex.org/W2743487040
- https://openalex.org/W2766287636
- https://openalex.org/W2795258500
- https://openalex.org/W2884873336
- https://openalex.org/W2940819419
- https://openalex.org/W2952464688
- https://openalex.org/W2953786747
- https://openalex.org/W3007361194
- https://openalex.org/W3019876900
- https://openalex.org/W3035260101
- https://openalex.org/W3102514627
- https://openalex.org/W3109762094
- https://openalex.org/W3112411406
- https://openalex.org/W3120563036
- https://openalex.org/W3124306207
- https://openalex.org/W3127897430
- https://openalex.org/W3128595122
- https://openalex.org/W3175318380
- https://openalex.org/W3196609471
- https://openalex.org/W3198561949
- https://openalex.org/W4200143190
- https://openalex.org/W4200331451
- https://openalex.org/W4206065577
- https://openalex.org/W4206903211
- https://openalex.org/W4206961500
- https://openalex.org/W4220781931
- https://openalex.org/W4248137519
- https://openalex.org/W4283729777
- https://openalex.org/W4284977564
- https://openalex.org/W4294992227
- https://openalex.org/W4306723867
- https://openalex.org/W4306909344