Published July 14, 2015 | Version v1
Publication Open

Virtual and In Vitro Screens Reveal a Potential Pharmacophore that Avoids the Fibrillization of Aβ1–42

Description

Among the multiple factors that induce Alzheimer's disease, aggregation of the amyloid β peptide (Aβ) is considered the most important due to the ability of the 42-amino acid Aβ peptides (Aβ1-42) to form oligomers and fibrils, which constitute Aβ pathological aggregates. For this reason, the development of inhibitors of Aβ1-42 pathological aggregation represents a field of research interest. Several Aβ1-42 fibrillization inhibitors possess tertiary amine and aromatic moieties. In the present study, we selected 26 compounds containing tertiary amine and aromatic moieties with or without substituents and performed theoretical studies that allowed us to select four compounds according to their free energy values for Aβ1-42 in α-helix (Aβ-α), random coil (Aβ-RC) and β-sheet (Aβ-β) conformations. Docking studies revealed that compound 5 had a higher affinity for Aβ-α and Aβ-RC than the other compounds. In vitro, this compound was able to abolish Thioflavin T fluorescence and favored an RC conformation of Aβ1-42 in circular dichroism studies, resulting in the formation of amorphous aggregates as shown by atomic force microscopy. The results obtained from quantum studies allowed us to identify a possible pharmacophore that can be used to design Aβ1-42 aggregation inhibitors. In conclusion, compounds with higher affinity for Aβ-α and Aβ-RC prevented the formation of oligomeric species.

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

Translated Description (Arabic)

من بين العوامل المتعددة التي تحفز مرض الزهايمر، يعتبر تراكم ببتيد أميلويد بيتا (Aβ) الأكثر أهمية بسبب قدرة ببتيدات Aβ الحمضية الأمينية 42 (Aβ 1-42) على تكوين الأوليجومرات والألياف، والتي تشكل التجمعات المرضية Aβ. لهذا السبب، يمثل تطوير مثبطات التجميع المرضي Aβ 1-42 مجالًا للاهتمام البحثي. تمتلك العديد من مثبطات التلييف Aβ 1-42 الأمينات الثلاثية والأجزاء العطرية. في هذه الدراسة، اخترنا 26 مركبًا تحتوي على الأمينات الثلاثية والأجزاء العطرية مع أو بدون بدائل وأجرينا دراسات نظرية سمحت لنا باختيار أربعة مركبات وفقًا لقيم الطاقة الحرة الخاصة بها لـ Aβ 1-42 في حلزون ألفا (Aβ - α)، والملف العشوائي (Aβ - RC) ومطابقة ورقة β (Aβ - β). كشفت دراسات الالتحام أن المركب 5 كان له تقارب أعلى مع Aβ - α و Aβ - RC من المركبات الأخرى. في المختبر، كان هذا المركب قادرًا على إلغاء مضان Thioflavin T ويفضل تكوين RC لـ Aβ 1-42 في دراسات ثنائية اللون الدائرية، مما أدى إلى تكوين ركام غير متبلور كما هو موضح بواسطة مجهر القوة الذرية. سمحت لنا النتائج التي تم الحصول عليها من الدراسات الكمومية بتحديد المستحضر الدوائي المحتمل الذي يمكن استخدامه لتصميم مثبطات تجميع Aβ 1-42. في الختام، منعت المركبات ذات التقارب الأعلى لـ Aβ - α و Aβ - RC تكوين أنواع قليلة القسيمات.

Translated Description (French)

Parmi les multiples facteurs qui induisent la maladie d'Alzheimer, l'agrégation du peptide β amyloïde (Aβ) est considérée comme la plus importante en raison de la capacité des peptides Aβ de 42 acides aminés (Aβ1-42) à former des oligomères et des fibrilles, qui constituent des agrégats pathologiques Aβ. Pour cette raison, le développement d'inhibiteurs de l'agrégation pathologique Aβ1-42 représente un domaine d'intérêt de recherche. Plusieurs inhibiteurs de fibrillation Aβ1-42 possèdent des fractions amine tertiaire et aromatiques. Dans la présente étude, nous avons sélectionné 26 composés contenant des groupements amine tertiaire et aromatiques avec ou sans substituants et effectué des études théoriques qui nous ont permis de sélectionner quatre composés en fonction de leurs valeurs d'énergie libre pour Aβ1-42 dans des conformations en hélice α (Aβ-α), en spirale aléatoire (Aβ-RC) et en feuillet β (Aβ-β). Les études d'amarrage ont révélé que le composé 5 avait une affinité plus élevée pour l'Aβ-α et l'Aβ-RC que les autres composés. In vitro, ce composé a pu abolir la fluorescence de la thioflavine T et a favorisé une conformation RC de l'Aβ1-42 dans des études de dichroïsme circulaire, entraînant la formation d'agrégats amorphes comme le montre la microscopie à force atomique. Les résultats obtenus à partir d'études quantiques nous ont permis d'identifier un pharmacophore possible pouvant être utilisé pour concevoir des inhibiteurs de l'agrégation Aβ1-42. En conclusion, les composés ayant une affinité plus élevée pour Aβ-α et Aβ-RC ont empêché la formation d'espèces oligomères.

Translated Description (Spanish)

Entre los múltiples factores que inducen la enfermedad de Alzheimer, la agregación del péptido β amiloide (Aβ) se considera la más importante debido a la capacidad de los péptidos Aβ de 42 aminoácidos (Aβ1-42) para formar oligómeros y fibrillas, que constituyen agregados patológicos Aβ. Por esta razón, el desarrollo de inhibidores de la agregación patológica Aβ1-42 representa un campo de interés para la investigación. Varios inhibidores de fibrilación Aβ1-42 poseen restos de amina terciaria y aromáticos. En el presente estudio, seleccionamos 26 compuestos que contienen amina terciaria y restos aromáticos con o sin sustituyentes y realizamos estudios teóricos que nos permitieron seleccionar cuatro compuestos de acuerdo con sus valores de energía libre para Aβ1-42 en conformaciones de hélice α (Aβ-α), bobina aleatoria (Aβ-RC) y lámina β (Aβ-β). Los estudios de acoplamiento revelaron que el compuesto 5 tenía una mayor afinidad por Aβ-α y Aβ-RC que los otros compuestos. In vitro, este compuesto fue capaz de abolir la fluorescencia de la tioflavina T y favoreció una conformación RC de Aβ1-42 en estudios de dicroísmo circular, lo que resultó en la formación de agregados amorfos como se muestra mediante microscopía de fuerza atómica. Los resultados obtenidos de los estudios cuánticos nos permitieron identificar un posible farmacóforo que se puede utilizar para diseñar inhibidores de la agregación de Aβ1-42. En conclusión, los compuestos con mayor afinidad por Aβ-α y Aβ-RC impidieron la formación de especies oligoméricas.

Files

journal.pone.0130263&type=printable.pdf

Files (3.7 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:f4d42bde13e1f8ad8af81c0db5dd659d
3.7 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
تكشف الشاشات الافتراضية وفي المختبر عن دوائية محتملة تتجنب حدوث الرجفان لـ Aβ 1-42
Translated title (French)
Les écrans virtuels et in vitro révèlent un pharmacophore potentiel qui évite la fibrillation de l'Aβ1–42
Translated title (Spanish)
Las pantallas virtuales e in vitro revelan un potencial farmacóforo que evita la fibrilización de Aβ1–42

Identifiers

Other
https://openalex.org/W1527970122
DOI
10.1371/journal.pone.0130263

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Mexico

References

  • https://openalex.org/W1520113561
  • https://openalex.org/W1521379238
  • https://openalex.org/W1548976802
  • https://openalex.org/W1715632026
  • https://openalex.org/W1972535964
  • https://openalex.org/W1972850054
  • https://openalex.org/W1973485004
  • https://openalex.org/W1978592925
  • https://openalex.org/W1979509752
  • https://openalex.org/W1981735680
  • https://openalex.org/W1986934575
  • https://openalex.org/W1987066756
  • https://openalex.org/W1988080518
  • https://openalex.org/W1990918031
  • https://openalex.org/W1991103963
  • https://openalex.org/W1996645164
  • https://openalex.org/W2003146025
  • https://openalex.org/W2003728950
  • https://openalex.org/W2023035838
  • https://openalex.org/W2025206937
  • https://openalex.org/W2032355697
  • https://openalex.org/W2034242899
  • https://openalex.org/W2036288989
  • https://openalex.org/W2042235042
  • https://openalex.org/W2045349985
  • https://openalex.org/W2045872917
  • https://openalex.org/W2047937197
  • https://openalex.org/W2051969819
  • https://openalex.org/W2056816046
  • https://openalex.org/W2060639379
  • https://openalex.org/W2063236931
  • https://openalex.org/W2063991495
  • https://openalex.org/W2064846213
  • https://openalex.org/W2068042361
  • https://openalex.org/W2077973224
  • https://openalex.org/W2080207309
  • https://openalex.org/W2082429191
  • https://openalex.org/W2083587135
  • https://openalex.org/W2090022092
  • https://openalex.org/W2091825932
  • https://openalex.org/W2096410114
  • https://openalex.org/W2098376669
  • https://openalex.org/W2102410035
  • https://openalex.org/W2112645135
  • https://openalex.org/W2115194344
  • https://openalex.org/W2121753059
  • https://openalex.org/W2124135429
  • https://openalex.org/W2131998745
  • https://openalex.org/W2135975746
  • https://openalex.org/W2141920771
  • https://openalex.org/W2146588392
  • https://openalex.org/W2150999725
  • https://openalex.org/W2151953595
  • https://openalex.org/W2158534713
  • https://openalex.org/W2160310346
  • https://openalex.org/W2165021720
  • https://openalex.org/W2168025729
  • https://openalex.org/W2335504451