Inhibition of human phenylethanolamine N-methyltransferase (hPNMT) has been proposed as a method for the treatment of several mental processes which related on adrenaline metabolism. We performed in silico screening to identify flavonoid inhibitors of hPNMT using automated docking method and selected 9 inhibitor candidates based on ligand score (LigScore) and binding free energy (${\Delta}G_{bind}$) estimation. Among 9 flavonoid candidates, 7 flavonoids belong to flavones while the rest of them belong to flavanone. All candidates have common chemical features; two hydrogen bond interactions with side chain of Lys75 and backbone carbonyl oxygen of Asn39, and two hydrophobic interactions. One hydrophobic site is formed by Val53, Leu262, and Met258 and the other is made up of Phe182, Ala186, Tyr222, and Val269. This study can be helpful to understand the structural features for inhibition of PNMT and showed flavonoids as promising inhibitor candidates for hPNMT.
Historically, research in toxicology has utilized non-human mammalian species, particularly rats and mice, to study in vivo the effects of toxic exposure on physiology and behavior. However, ethical considerations and the overwhelming increase in the number of chemicals to be screened has led to a shift away from in vivo work. The decline in in vivo experimentation has been accompanied by an increase in alternative methods for detecting and predicting detrimental effects: in vitro experimentation and in silico modeling. Yet, these new methodologies can not replace the need for in vivo work on animal physiology and behavior. The development of new, non-mammalian model systems shows great promise in restoring our ability to use behavioral endpoints in toxicological testing. Of these systems, the zebrafish, Danio rerio, is the model organism for which we are accumulating enough knowledge in vivo, in vitro, and in silico to enable us to develop a comprehensive, high-throughput toxicology screening system.
We present here an in silico search of fungal sterol-esterase/lipase and bacterial depolymerase sequences from environmental metagenomes. Both enzyme types contain the α/β-hydrolase protein fold. Analysis of DNA conserved motifs, protein homology search, phylogenetic analysis, and protein 3D modeling have been used, and the efficiency of these screening strategies is discussed. The presence of bacterial genes in the metagenomes was higher than those from fungi, and the sequencing depth of the metagenomes seemed to be crucial to allow finding enough diversity of enzyme sequences. As a result, a novel putative PHA-depolymerase is described.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.22
no.4
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pp.483-492
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2021
Agastachis Herba (AH) to treat anorexia and nausea and its antidiabetic efficacy was recently reported. This study examined the antioxidant activities and chemical constituents of AH and predicted the target proteins of each compound using in silico approaches. The results showed that EC50 values of AH methanol extract for DPPH and ABTS radical scavenging were 78.6 ㎍/mL and 31.0 ㎍/mL, respectively. Compared to the EC50 values of ascorbic acid (9.9 ㎍/mL, 5.2 ㎍/mL), the AH methanol extract possessed excellent antioxidant activities. Rosmarinic acid, tilianin, agastachoside, and acetin were confirmed as the major compounds of extracts by qualitative analysis performed with HPLC-PDA-MS/MS. The antidiabetic target proteins of these compounds were predicted by applying a structural similarity and inverse docking methodology using a DIA-DB server. The resulting target proteins were PPAR-γ, DPP IV, glucokinase, α-glucosidase, SGLT2, aldose reductase, and corticosteroid 11-beta-dehydrogenase, some of which have already been proven experimentally as target proteins. Therefore, the in silico methods can be considered valid. Finally, AH were extracted with various solvents to determine the optimal conditions for the extraction of active components. Methanol among organic solvents and 80% ethanol in ethanol-water mixtures were identified as the most effective solvent for the extraction.
Hariftyani, Arisvia Sukma;Kurniawati, Lady Aqnes;Khaerunnisa, Siti;Veterini, Anna Surgean;Setiawati, Yuani;Awaluddin, Rizki
Natural Product Sciences
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v.27
no.2
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pp.99-114
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2021
Type 2 diabetes mellitus (T2DM) and its complications are important noncommunicable diseases with high mortality rates. Protein tyrosine phosphatase 1B (PTP1B) and aldose reductase inhibitors are recently approached and advanced for T2DM and its complications therapy. Matricaria chamomilla L. is acknowledged as a worldwide medicinal herb that has many beneficial health effects as well as antidiabetic effects. Our research was designed to determine the most potential antidiabetic phytochemicals from M. chamomilla employing in silico study. 142 phytochemicals were obtained from the databases. The first screening employed iGEMdock and Swiss ADME, involving 93 phytochemicals. Finally, 30 best phytochemicals were docked. Molecular docking and visualization analysis were performed using Avogadro, AutoDock 4.2., and Biovia Discovery Studio 2016. Molecular docking results demonstrate that ligand-protein interaction's binding affinities were -5.16 to -7.54 kcal/mol and -5.30 to -12.10 kcal/mol for PTP1B and aldose reductase protein targets respectively. In silico results demonstrate that M. chamomilla has potential antidiabetic phytochemical compounds for T2DM and its complications. We recommended anthecotulide, quercetin, chlorogenic acid, luteolin, and catechin as antidiabetic agents due to their binding affinities against both PTP1B and aldose reductase protein. Those phytochemicals' significant efficacy and potential as antidiabetic must be investigated in further advanced research.
The 70 kDa heat-shock protein (Hsp70) involved in various cellular functions, such as protein folding, translocation and degradation, regulates apoptosis in cancer cells. Recently, it has been reported that the green tea flavonoid (−)-epigallocatechin 3-gallate (EGCG) induces apoptosis in numerous cancer cell lines and could inhibit the anti-apoptotic effect of human Hsp70 ATPase domain (hATPase). In the present study, docking model between EGCG and hATPase was determined using automated docking study. Epi-gallo moiety in EGCG participated in hydrogen bonds with side chain of K71 and T204, and has metal chelating interaction with hATPase. Hydroxyl group of catechin moiety also participated in metal chelating hydrogen bond. Gallate moiety had two hydrogen bondings with side chains of E268 and K271, and hydrophobic interaction with Y15. Based on this docking model, we determined two pharmacophore maps consisted of six or seven features, including three or four hydrogen bonding acceptors, two hydrogen bonding donors, and one lipophilic. We searched a flavonoid database including 23 naturally occurring flavonoids and 10 polyphenolic flavonoids with two maps, and myricetin and GC were hit by map I. Three hydroxyl groups of B-ring in myricetin and gallo moiety of GC formed important hydrogen bonds with hATPase. 7-OH of A-ring in myricetin and OH group of catechin moiety in GC are hydrogen bond donors similar to gallate moiety in EGCG. From these results, it can be proposed that myricetin and GC can be potent inhibitors of hATPase. This study will be helpful to understand the mechanism of inhibition of hATPase by EGCG and give insights to develop potent inhibitors of hATPase.
The drug repurposing strategy has been applied to the development of emergency COVID-19 therapeutic medicines. Current drug repurposing approaches have been directed against RNA polymerases and viral proteases. Recently, we found that the inhibition of the interaction between the SARS-CoV-2 structural nucleocapsid (N) and spike (S) proteins decreased viral replication. In this study, drug repurposing candidates were screened by in silico molecular docking simulation with the SARS-CoV-2 structural N protein. In the ChEMBL database, 1994 FDA-approved drugs were selected for the in silico virtual screening against the N terminal domain (NTD) of the SARS-CoV-2 N protein. The tyrosine 109 residue in the NTD of the N protein was used as the center of the ligand binding grid for the docking simulation. In plaque forming assays performed with SARS-CoV-2 infected Vero E6 cells, atovaquone, abiraterone acetate, and digoxin exhibited a tendency to reduce the size of the viral plagues without affecting the plaque numbers. Abiraterone acetate significantly decreased the accumulation of viral particles in the cell culture supernatants in a concentration-dependent manner. In addition, abiraterone acetate significantly decreased the production of N protein and S protein in the SARS-CoV-2-infected Vero E6 cells. In conclusion, abiraterone acetate has therapeutic potential to inhibit the viral replication of SARS-CoV-2.
Human vascular endothelial growth factor receptor 2 (hVEGFR2) is an important signaling protein involved in angiogenesis and attractive drug target in cancer therapy. It has been reported that flavonols, a class of flavonoids, have anti-angiogenic activity in various cancer cell lines. We performed receptor-oriented pharmacophore based in silico screening for identification of hVEGFR2 inhibitors from flavonol database. By comparing with three X-ray complex structures of hVEGFR2 and its inhibitors, we evaluated the specific interactions between inhibitors and receptors and determined a single pharmacophore map. This map consisted of four features, a hydrogen bonding acceptor (HBA) on Cys917, two hydrogen bonding donors on Glu917 (HBD1) and Glu883 (HBD2), and one hydrophobic interaction (Lipo) with Val846, Ala864, Val897, Val914 and Phe1045 of hVEGFR2. Using this map, we searched a flavonol database including 9 typical flavonols and proposed that five flavonols, kaempferol, quercetin, fisetin, morin, and rhamnetin can be potent inhibitors of hVEGFR2. 3-OH of C-ring and 4’-OH of B-ring of flavonols are the essential features for hVEGFR2 inhibition. This study will be helpful for understanding the mechanism of inhibition of hVEGFR2 by natural products.
Clinical evidence shows that dual inhibition of kinases as well angiogenesis provides ideal therapeutic option in the treatment of medullary thyroid carcinoma (MTC) than inhibiting either of these with the events separately. Although treatment with dual inhibitors has shown good clinical responses in patients with MTC, it has been associated with serious side effects. Some inhibitors are active agents for both angiogenesis or kinase activity. Owing to narrow therapeutic window of established inhibitors, the present study aims to identify high affinity dual inhibitors targeting RET and VEGFR2 respectively for kinase and angiogenesis activity. Established inhibitors like Vandetanib, Cabozantinib, Motesanib, PP121, RAF265 and Sunitinib served as query parent compounds for identification of structurally similar compounds by Tanimoto-based similarity searching with a threshold of 95% against the PubChem database. All the parent inhibitors and respective similar compounds were docked against RET and VEGFR2 in order to retrieve high affinity compounds with these two proteins. AGN-PC-0CUK9P PubCID: 59320403 a compound related to PPI21 showed almost equal affinity for RET and VEGFR2 and unlike other screened compounds with no apparent bias for either of the receptors. Further, AGNPC- 0CUK9P demonstrated appreciable interaction with both RET and VEGFR2 and superior kinase activity in addition to showed optimal ADMET properties and pharmacophore features. From our in silico investigation we suggest AGN-PC-0CUK9P as a superior dual inhibitor targeting RET and VEGFR2 with high efficacy which should be proposed for pharmacodynamic and pharmacokinetic studies for improved treatment of MTC.
Breast cancer continues to pose a substantial worldwide health challenge, thereby requiring the development of innovative strategies to discover new therapeutic interventions. Signal Transducer and Activator of Transcription 3 (STAT-3) has been identified as a significant factor in the development of several types of cancer, including breast cancer. This is primarily attributed to its diverse functions in promoting tumour formation and conferring resistance to therapeutic interventions. This study presents an in silico drug repositioning approach that focuses on identifying specific inhibitors of STAT-3 for the purpose of treating breast cancer. We initially examined the structural and functional attributes of STAT-3, thereby elucidating its crucial involvement in cellular signalling cascades. A comprehensive virtual screening was performed on a diverse collection of drugs that have been approved by the FDA from zinc15 database. Various computational techniques, including molecular docking, cross docking, and cDFT analysis, were utilised in order to prioritise potential candidates. This prioritisation was based on their predicted binding energies and outer molecular orbital reactivity. The findings of our study have unveiled a Dihydroergotamine and Paritaprevir that have been approved by the FDA and exhibit considerable promise as selective inhibitors of STAT-3. In conclusion, the utilisation of our in silico drug repositioning approach presents a prompt and economically efficient method for the identification of potential compounds that warrant subsequent experimental validation as selective STAT-3 inhibitors in the context of breast cancer. The present study highlights the considerable potential of employing computational strategies to expedite the drug discovery process. Moreover, it provides valuable insights into novel avenues for targeted therapeutic interventions in the context of breast cancer treatment.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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