Genomic landscape of the emerging XDR Salmonella Typhi for mining druggable targets clpP, hisH, folP and gpmI and screening of novel TCM inhibitors, molecular docking and simulation analyses
Creators
- 1. Abasyn University
- 2. University of Karachi
- 3. International Center for Chemical and Biological Sciences
- 4. Islamia College University
- 5. Universidade Federal de Alfenas
- 6. Fundação Oswaldo Cruz
Description
Abstract Typhoid fever is transmitted by ingestion of polluted water, contaminated food, and stool of typhoid-infected individuals, mostly in developing countries with poor hygienic environments. To find novel therapeutic targets and inhibitors, We employed a subtractive genomics strategy towards Salmonella Typhi and the complete genomes of eight strains were primarily subjected to the EDGAR tool to predict the core genome ( n = 3207). Human non-homology ( n = 2450) was followed by essential genes identification ( n = 37). The STRING database predicted maximum protein-protein interactions, followed by cellular localization. The virulent/immunogenic ability of predicted genes were checked to differentiate drug and vaccine targets. Furthermore, the 3D models of the identified putative proteins encoded by the respective genes were constructed and subjected to druggability analyses where only "highly druggable" proteins were selected for molecular docking and simulation analyses. The putative targets ATP-dependent CLP protease proteolytic subunit, Imidazole glycerol phosphate synthase hisH, 7,8-dihydropteroate synthase folP and 2,3-bisphosphoglycerate-independent phosphoglycerate mutase gpmI were screened against a drug-like library ( n = 12,000) and top hits were selected based on H-bonds, RMSD and energy scores. Finally, the ADMET properties for novel inhibitors ZINC19340748, ZINC09319798, ZINC00494142, ZINC32918650 were optimized followed by binding free energy (MM/PBSA) calculation for ligand-receptor complexes. The findings of this work are expected to aid in expediting the identification of novel protein targets and inhibitors in combating typhoid Salmonellosis, in addition to the already existing therapies.
Translated Descriptions
Translated Description (Arabic)
تنتقل حمى التيفوئيد المجردة عن طريق ابتلاع المياه الملوثة والأغذية الملوثة وبراز الأفراد المصابين بالتيفوئيد، ومعظمهم في البلدان النامية ذات البيئات الصحية السيئة. للعثور على أهداف ومثبطات علاجية جديدة، استخدمنا استراتيجية علم الجينوم الاختزالي تجاه السالمونيلا التيفية وخضعت الجينومات الكاملة لثماني سلالات في المقام الأول لأداة إدغار للتنبؤ بالجينوم الأساسي ( n = 3207). تبع ذلك تحديد الجينات الأساسية ( n = 37). توقعت قاعدة بيانات السلسلة الحد الأقصى من تفاعلات البروتين والبروتين، تليها التوطين الخلوي. تم فحص القدرة الخبيثة/المناعية للجينات المتوقعة للتمييز بين أهداف الأدوية واللقاحات. علاوة على ذلك، تم بناء النماذج ثلاثية الأبعاد للبروتينات المفترضة المحددة المشفرة بواسطة الجينات المعنية وإخضاعها لتحليلات قابلية التخدير حيث تم اختيار البروتينات "القابلة للتخدير بدرجة عالية" فقط للالتحام الجزيئي وتحليلات المحاكاة. تم فحص الأهداف المفترضة للوحدة الفرعية البروتينية المحللة للبروتين CLP المعتمدة على ATP، و Imidazole glycerol phosphate synthase HISH، و 7،8 - dihydropteroate synthase folP و 2،3 - bisphosphoglycerate - independent phosphoglycerate mutase gpmI مقابل مكتبة شبيهة بالعقاقير ( n = 12000) وتم اختيار أفضل النتائج بناءً على روابط H و RMSD ودرجات الطاقة. أخيرًا، تم تحسين خصائص ADMET للمثبطات الجديدة ZINC19340748 و ZINC09319798 و ZINC00494142 و ZINC32918650 متبوعة بحساب الطاقة الحرة الملزمة (MM/PBSA) لمجمعات مستقبلات الترابط. من المتوقع أن تساعد نتائج هذا العمل في تسريع تحديد أهداف البروتين الجديدة والمثبطات في مكافحة داء السلمونيلات التيفوئيد، بالإضافة إلى العلاجات الموجودة بالفعل.Translated Description (French)
Résumé La fièvre typhoïde est transmise par l'ingestion d'eau polluée, d'aliments contaminés et de selles de personnes infectées par la typhoïde, principalement dans les pays en développement dont l'environnement hygiénique est médiocre. Pour trouver de nouvelles cibles thérapeutiques et de nouveaux inhibiteurs, nous avons utilisé une stratégie génomique soustractive envers Salmonella Typhi et les génomes complets de huit souches ont été principalement soumis à l'outil EDGAR pour prédire le génome central ( n = 3207). La non-homologie humaine ( n = 2450) a été suivie de l'identification des gènes essentiels ( n = 37). La base DE DONNÉES STRING a prédit les interactions protéine-protéine maximales, suivies de la localisation cellulaire. La capacité virulente/immunogène des gènes prédits a été vérifiée pour différencier les cibles médicamenteuses et vaccinales. En outre, les modèles 3D des protéines putatives identifiées codées par les gènes respectifs ont été construits et soumis à des analyses de pharmacocinétique où seules les protéines « hautement pharmacocinétiques » ont été sélectionnées pour l'amarrage moléculaire et les analyses de simulation. Les cibles présumées de la sous-unité protéolytique de la protéase CLP dépendante de l'ATP, l'imidazole glycérol phosphate synthase hisH, la 7,8-dihydroptéroate synthase folP et la phosphoglycérate mutase 2,3-bisphosphoglycérate indépendante gpmI ont été criblées contre une bibliothèque de type médicament ( n = 12 000) et les meilleurs résultats ont été sélectionnés en fonction des liaisons H, du RMSD et des scores énergétiques. Enfin, les propriétés ADMET pour les nouveaux inhibiteurs ZINC19340748, ZINC09319798, ZINC00494142, ZINC32918650 ont été optimisées suivies du calcul de l'énergie libre de liaison (MM/PBSA) pour les complexes ligand-récepteur. Les résultats de ce travail devraient aider à accélérer l'identification de nouvelles cibles protéiques et d'inhibiteurs dans la lutte contre la salmonellose typhoïde, en plus des thérapies déjà existantes.Translated Description (Spanish)
Resumen La fiebre tifoidea se transmite por la ingestión de agua contaminada, alimentos contaminados y heces de individuos infectados con fiebre tifoidea, principalmente en países en desarrollo con entornos higiénicos deficientes. Para encontrar nuevas dianas terapéuticas e inhibidores, empleamos una estrategia de genómica sustractiva hacia Salmonella Typhi y los genomas completos de ocho cepas se sometieron principalmente a la herramienta EDGAR para predecir el genoma central ( n = 3207). La no homología humana ( n = 2450) fue seguida por la identificación de genes esenciales ( n = 37). La base DE datos de CADENAS predijo las interacciones proteína-proteína máximas, seguidas de la localización celular. Se comprobó la capacidad virulenta/inmunogénica de los genes predichos para diferenciar las dianas de fármacos y vacunas. Además, los modelos 3D de las proteínas putativas identificadas codificadas por los genes respectivos se construyeron y se sometieron a análisis de farmacocinética donde solo se seleccionaron proteínas "altamente farmacocinéticas" para el acoplamiento molecular y los análisis de simulación. Las supuestas dianas subunidad proteolítica de proteasa CLP dependiente de ATP, imidazol glicerol fosfato sintasa hisH, 7,8-dihidropteroato sintasa folP y fosfoglicerato mutasa gpmI independiente de 2,3-bisfosfoglicerato se analizaron contra una biblioteca similar a un fármaco ( n = 12.000) y los mejores resultados se seleccionaron en función de los enlaces H, RMSD y puntuaciones de energía. Finalmente, se optimizaron las propiedades de ADMET para los nuevos inhibidores ZINC19340748, ZINC09319798, ZINC00494142, ZINC32918650, seguido del cálculo de la energía libre de unión (MM/PBSA) para los complejos ligando-receptor. Se espera que los hallazgos de este trabajo ayuden a acelerar la identificación de nuevas dianas proteicas e inhibidores para combatir la salmonelosis tifoidea, además de las terapias ya existentes.Files
s12866-023-02756-6.pdf
Files
(4.6 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:01cb9bdb32fa49f428d4d19fe3977f79
|
4.6 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- المشهد الجيني لـ XDR Salmonella Typhi الناشئة لتعدين الأهداف القابلة للتخدير clpP و hisH و folP و gpmI وفحص مثبطات TCM الجديدة والالتحام الجزيئي وتحليلات المحاكاة
- Translated title (French)
- Paysage génomique de la Salmonella Typhi XDR émergente pour l'extraction de cibles médicamenteuses clpP, hisH, folP et gpmI et le dépistage de nouveaux inhibiteurs de la MTC, l'amarrage moléculaire et les analyses de simulation
- Translated title (Spanish)
- Paisaje genómico de la Salmonella Typhi XDR emergente para la minería de dianas farmacológicas clpP, hisH, folP y gpmI y detección de nuevos inhibidores de TCM, acoplamiento molecular y análisis de simulación
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4317651666
- DOI
- 10.1186/s12866-023-02756-6
References
- https://openalex.org/W1487781539
- https://openalex.org/W1561210178
- https://openalex.org/W1757990252
- https://openalex.org/W1761822939
- https://openalex.org/W1799794593
- https://openalex.org/W1822881903
- https://openalex.org/W1964172938
- https://openalex.org/W1966526845
- https://openalex.org/W1967075563
- https://openalex.org/W1972580421
- https://openalex.org/W1975580333
- https://openalex.org/W1978340123
- https://openalex.org/W1981104210
- https://openalex.org/W1986191025
- https://openalex.org/W1989228404
- https://openalex.org/W1993971884
- https://openalex.org/W2000315035
- https://openalex.org/W2017264401
- https://openalex.org/W2019716999
- https://openalex.org/W2021520922
- https://openalex.org/W2022616449
- https://openalex.org/W2029667189
- https://openalex.org/W2030966943
- https://openalex.org/W2049902088
- https://openalex.org/W2067643341
- https://openalex.org/W2081589091
- https://openalex.org/W2085663480
- https://openalex.org/W2093229489
- https://openalex.org/W2096459285
- https://openalex.org/W2097706568
- https://openalex.org/W2100034360
- https://openalex.org/W2123999602
- https://openalex.org/W2132081049
- https://openalex.org/W2135732933
- https://openalex.org/W2136369541
- https://openalex.org/W2139118683
- https://openalex.org/W2140673705
- https://openalex.org/W2144391203
- https://openalex.org/W2150113767
- https://openalex.org/W2152580193
- https://openalex.org/W2157165549
- https://openalex.org/W2159614853
- https://openalex.org/W2161312954
- https://openalex.org/W2163816950
- https://openalex.org/W2170711116
- https://openalex.org/W2206954826
- https://openalex.org/W2335901076
- https://openalex.org/W2337812067
- https://openalex.org/W2413180764
- https://openalex.org/W2419529528
- https://openalex.org/W2537623931
- https://openalex.org/W2558524714
- https://openalex.org/W2767123782
- https://openalex.org/W2769486319
- https://openalex.org/W2799524357
- https://openalex.org/W2883455341
- https://openalex.org/W2900102202
- https://openalex.org/W2926668511
- https://openalex.org/W2942675709
- https://openalex.org/W2946696957
- https://openalex.org/W2954094311
- https://openalex.org/W2987335406
- https://openalex.org/W2999168229
- https://openalex.org/W3042908073
- https://openalex.org/W3046751266
- https://openalex.org/W3080839055
- https://openalex.org/W3081142864
- https://openalex.org/W3082393405
- https://openalex.org/W3110740504
- https://openalex.org/W3159177617
- https://openalex.org/W3180359108
- https://openalex.org/W3189278042
- https://openalex.org/W3204602236
- https://openalex.org/W4241245346
- https://openalex.org/W4246270606