Published March 1, 2024 | Version v1
Publication Open

Identification of Mycobacterium tuberculosis transcriptional repressor EthR inhibitors: Shape-based search and machine learning studies

  • 1. University College London
  • 2. King Saud University
  • 3. Bharati Vidyapeeth Deemed University

Description

Tuberculosis has been a challenge to the world since prehistoric times, and with the advent of drug-resistant strains, it has become more challenging to treat this infection. Ethionamide (ETH), a second-line drug, acts as a prodrug and targets mycolic acid synthesis by targeting the enoyl-acyl carrier protein reductase (InhA) enzyme. Mycobacterium tuberculosis (Mtb) EthR is an ethA gene repressor required to activate prodrug ETH. Recent studies suggest targeting the EthR could lead to newer drug molecules that would help better activate the ETH or complement this process. In this report, we have attempted and successfully identified three new molecules from the drug repurposing library that can target EthR protein and function as ETH boosters. These molecules were obtained after rigorous filtering of the database for their physicochemical, toxicological properties and safety. The molecular docking, molecular dynamics simulations and binding energy studies yielded three compounds, Ethyl (2-amino-4-((4-fluorobenzyl)amino)phenyl)carbamate) (L1), 2-((2,2-Difluorobenzo [d] [1,3]dioxol-5-yl)amino)-2-oxoethyl (E)-3-(5-bromofuran-2-yl)acrylate (L2), and N-(2,3-Dihydrobenzo [b] [1,4]dioxin-6-yl)-4-(2-((4-fluorophenyl)amino)-2-oxoethoxy)-3-methoxy benzamide (L3) are potential EthR inhibitors. We applied machine learning methods to evaluate these molecules for toxicity and synthesisability, suggesting safety and ease of synthesis for these molecules. These molecules are known for other pharmacological activities and can be repurposed faster as adjuvant therapy for tuberculosis.

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

Translated Description (Arabic)

كان السل يمثل تحديًا للعالم منذ عصور ما قبل التاريخ، ومع ظهور سلالات مقاومة للأدوية، أصبح علاج هذه العدوى أكثر صعوبة. يعمل الإيثيوناميد (ETH)، وهو دواء من الخط الثاني، كدواء أولي ويستهدف تخليق حمض الميكوليك من خلال استهداف إنزيم إنزيم اختزال البروتين الناقل (InhA). المتفطرة السلية (Mtb) EthR هي مثبط لجين ethA مطلوب لتنشيط ETH للأدوية الأولية. تشير الدراسات الحديثة إلى أن استهداف EthR يمكن أن يؤدي إلى جزيئات دوائية أحدث من شأنها أن تساعد في تنشيط ETH بشكل أفضل أو تكملة هذه العملية. في هذا التقرير، حاولنا وحددنا بنجاح ثلاثة جزيئات جديدة من مكتبة إعادة استخدام الأدوية التي يمكن أن تستهدف بروتين EthR وتعمل كمعززات ETH. تم الحصول على هذه الجزيئات بعد تصفية صارمة لقاعدة البيانات لخصائصها الفيزيائية والكيميائية والسمية وسلامتها. أسفر الالتحام الجزيئي والمحاكاة الديناميكية الجزيئية ودراسات الطاقة الملزمة عن ثلاثة مركبات، إيثيل (2 -أمينو-4 - ((4 -فلوروبنزيل)أمينو) فينيل) كربامات) (L1)، 2 - ((2،2 -ثنائي فلوروبنزو [d] [1،3]ديوكسول-5 -يل)أمينو) -2 -أوكسي إيثيل (E) -3 - (5 -بروموفوران-2 -يل)أكريلات (L2)، و N -(2،3 -ثنائي هيدروبنزو [b] [1،4] ديوكسين-6 -يل)-4 -(2-(( 4 -فلوروفينيل)أمينو) -2 -أوكسي إيثوكسي) -3 -ميثوكسي بنزاميد (L3) هي مثبطات محتملة للاثريوم. طبقنا أساليب التعلم الآلي لتقييم هذه الجزيئات من حيث السمية وقابلية التوليف، مما يشير إلى السلامة وسهولة التوليف لهذه الجزيئات. هذه الجزيئات معروفة بالأنشطة الدوائية الأخرى ويمكن إعادة استخدامها بشكل أسرع كعلاج مساعد للسل.

Translated Description (French)

La tuberculose est un défi pour le monde depuis la préhistoire, et avec l'avènement de souches résistantes aux médicaments, il est devenu plus difficile de traiter cette infection. L'éthionamide (ETH), un médicament de deuxième intention, agit comme un promédicament et cible la synthèse de l'acide mycolique en ciblant l'enzyme énoyl-acyl carrier protein reductase (InhA). Mycobacterium tuberculosis (Mtb) EthR est un répresseur du gène ethA nécessaire pour activer la prodrogue ETH. Des études récentes suggèrent que le ciblage de l'EthR pourrait conduire à de nouvelles molécules médicamenteuses qui aideraient à mieux activer l'ETH ou à compléter ce processus. Dans ce rapport, nous avons tenté et identifié avec succès trois nouvelles molécules de la bibliothèque de réaffectation des médicaments qui peuvent cibler la protéine EthR et fonctionner comme des boosters d'ETH. Ces molécules ont été obtenues après un filtrage rigoureux de la base de données pour leurs propriétés physico-chimiques, toxicologiques et de sécurité. L'amarrage moléculaire, les simulations de dynamique moléculaire et les études d'énergie de liaison ont donné trois composés, le (2-amino-4- ((4-fluorobenzyl)amino) phényl) carbamate d'éthyle (L1), le 2- ((2,2-Difluorobenzo [d] [1,3]dioxol-5-yl)amino) -2-oxoéthyl (E)-3-(5-bromofuran-2-yl)acrylate (L2) et le N-(2,3-Dihydrobenzo [b] [1,4]dioxin-6-yl)-4-(2-((4-fluorophényl)amino) -2-oxoéthoxy)-3-méthoxy benzamide (L3) sont des inhibiteurs potentiels de l'EthR. Nous avons appliqué des méthodes d'apprentissage automatique pour évaluer la toxicité et la synthétisabilité de ces molécules, suggérant la sécurité et la facilité de synthèse de ces molécules. Ces molécules sont connues pour d'autres activités pharmacologiques et peuvent être réutilisées plus rapidement comme traitement adjuvant de la tuberculose.

Translated Description (Spanish)

La tuberculosis ha sido un desafío para el mundo desde tiempos prehistóricos, y con el advenimiento de cepas resistentes a los medicamentos, se ha vuelto más difícil tratar esta infección. La etionamida (ETH), un fármaco de segunda línea, actúa como profármaco y se dirige a la síntesis de ácido micólico al dirigirse a la enzima enoil-acil proteína portadora reductasa (InhA). Mycobacterium tuberculosis (Mtb) EthR es un represor del gen ethA necesario para activar el profármaco ETH. Estudios recientes sugieren que apuntar al EthR podría conducir a moléculas de fármacos más nuevas que ayudarían a activar mejor el ETH o complementar este proceso. En este informe, hemos intentado e identificado con éxito tres nuevas moléculas de la biblioteca de reutilización de fármacos que pueden dirigirse a la proteína EthR y funcionar como potenciadores de ETH. Estas moléculas se obtuvieron después de un riguroso filtrado de la base de datos por sus propiedades fisicoquímicas, toxicológicas y de seguridad. El acoplamiento molecular, las simulaciones de dinámica molecular y los estudios de energía de unión produjeron tres compuestos, (2-amino-4- ((4-fluorobencil)amino) fenil) carbamato de etilo) (L1), (E) -3- (5-bromofuran-2-il) acrilato de 2- ((2,2-difluorobenzo [d] [1,3]dioxol-5-il) amino) -2-oxoetilo (L2) y N-(2,3-dihidrobenzo [b] [1,4]dioxin-6-il)-4-(2- ((4-fluorofenil)amino)-2-oxoetoxi) -3-metoxibenzamida (L3) son inhibidores potenciales de EthR. Aplicamos métodos de aprendizaje automático para evaluar la toxicidad y la capacidad de síntesis de estas moléculas, lo que sugiere seguridad y facilidad de síntesis para estas moléculas. Estas moléculas son conocidas por otras actividades farmacológicas y se pueden reutilizar más rápido como terapia adyuvante para la tuberculosis.

Files

pdf.pdf

Files (16.1 kB)

⚠️ 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:d751af065e81b092892f5325a2d2d8f2
16.1 kB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
تحديد مثبطات كبت نسخ المتفطرة السلية EthR: البحث القائم على الشكل ودراسات التعلم الآلي
Translated title (French)
Identification des inhibiteurs EthR du répresseur transcriptionnel de Mycobacterium tuberculosis : études de recherche et d'apprentissage automatique basées sur la forme
Translated title (Spanish)
Identificación de los inhibidores del represor transcripcional de Mycobacterium tuberculosis EthR: búsqueda basada en la forma y estudios de aprendizaje automático

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4392084987
DOI
10.1016/j.heliyon.2024.e26802

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
India

References

  • https://openalex.org/W1800166884
  • https://openalex.org/W1880754223
  • https://openalex.org/W1981198757
  • https://openalex.org/W2009867031
  • https://openalex.org/W2035687084
  • https://openalex.org/W2039924198
  • https://openalex.org/W2041791898
  • https://openalex.org/W2044172327
  • https://openalex.org/W2075000963
  • https://openalex.org/W2089446233
  • https://openalex.org/W2091447314
  • https://openalex.org/W2105341822
  • https://openalex.org/W2135681003
  • https://openalex.org/W2140916381
  • https://openalex.org/W2156583317
  • https://openalex.org/W2171268876
  • https://openalex.org/W2788776646
  • https://openalex.org/W2806430653
  • https://openalex.org/W2918544128
  • https://openalex.org/W2982353502
  • https://openalex.org/W2982897949
  • https://openalex.org/W2997566916
  • https://openalex.org/W2998596150
  • https://openalex.org/W3011423019
  • https://openalex.org/W3046723549
  • https://openalex.org/W3159177617
  • https://openalex.org/W3168436232
  • https://openalex.org/W3183729560
  • https://openalex.org/W3189831819
  • https://openalex.org/W3192980586
  • https://openalex.org/W3194718995
  • https://openalex.org/W4214894533
  • https://openalex.org/W4381598250
  • https://openalex.org/W4385186765