Pyrimidine salvage과정 및 de novo 합성과정에 작용하는 억제제들이 Toxeplasma gondii의 특이한 uracil 도입 과정에 미치는 영향을 방사능을 표지한 uracil과 thymidine을 사용하여 검토하였다. Dihydrofolate reductase (DHFR)에 작용하는 억제제인 methotreBate, pyrimethamine 그리고 thymidylate synthase(75)의 경쟁적 억제제인 fluoro-uridine, fluoro-dUMP, fluoro-uracil을 각각 처리한 경우, 그 농도에 비례적으로 uracil 표지가 감소 하였다. OMP decarboxylase에 작용하는 억제제인 azauridine에 대해서는 100$\mu$M 농도 이상에서도 uracil 표지량에 변화가 거의 없었다. 본 결과로부터 Toxoplasma가 uracil을 DNA로 도입할 때 dihydrofolate reductase와 thymidylate synthase가 관여하는 TMP biosynthesis 과정이 중요함을 알 수 있었고, uracil salvage 과정이 있는 다른 기생성 원충의 경우와 비교했을 때 Toxoplasmn에 있어서도 효율적인 다기능의 DHFR-75 system의 존재를 예상할 수 있었다. Thymidine 도입의 양상은 모든 경우에 있어 HL-60세포만의 경우와 Toxoplasma가 함께 배양된 HL-60세포에서 차이가 없었다. 이로부터 thymidine은 Toxoplasmn 성장을 반영하지 않음을 알 수 있었다. Toxoplasma의 특이한 uracil 표지와 Toxoplasma에 배타적인 thymidine 표지는 기생원충과 숙주세포의 성장, DNA합성 정도 및 이들 과정에 미치는 제제들의 영향을 쉽고 간단하게 연구할 수 있는 방법이 된다.
A comparative study to validate the reliability of a fully automated docking program, FlexiDock, was carried out to predict the binding modes of DHFR-inhibitor complex. The inhibitors were extracted from the crystallographically determined DHFR-NADP$^{+}$(H)-inhibitor ternary complexes of human, Escherichia coli and Candida albicans and then docked back into the remaining DHFR-NADP$^{+}$(H) binary complexes using FlexiDock. The resulting conformations and orientations were compared to the original crystal complex structures for reproducibility. Then, folate, the substrate, and known inhibitors such as methotrexate, piritrexim and trimethoprim were docked into the wild-type human DHFR and their binding modes were compared with X-ray crystallographic or other modeling data. The root mean square deviations (RMSDs) for ligands ranged from 1.14 to 1.57$\AA$, and the protein backbone RMSDs from 0.94 to 1.26$\AA$. FlexiDock reproduced the orientations and binding modes of all seven ligands in good agreement with the crystal structures. It proved to be a reliable and efficient program in studying binding modes of DHFR-inhibitor complexes of different species, and the information obtained from this work may provide additional insight into the design of new agents with improved activity.ity.
The three dimensional quantitative structure activity relationship (3D QSAR) models were developed using Comparative molecular field analysis (CoMFA), comparative molecular similarity indices analysis (CoMSIA) and docking studies. The fit of Quinazolinone antifolates inside the active site of modeled bovine dihydrofolate reductase (DHFR) was assessed. Both ligand based (LB) and receptor based (RB) QSAR models were generated, these models showed good internal and external statistical reliability that is evident from the $q^2_{loo}$, $r^2_{ncv}$ and $r^2_{pred}$. The identified key features enabled us to design new Quinazolinone analogues as DHFR inhibitors. This study is a building bridge between docking studies of homology modeled bovine DHFR protein as well as ligand and target based 3D QSAR techniques of CoMFA and CoMSIA approaches.
Zaman, Jalal;Shahbazi, Abbas;Asgharzadeh, Mohammad
Parasites, Hosts and Diseases
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제49권2호
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pp.125-131
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2011
The use of sulfadoxine and pyrimethamine (SP) for treatment of vivax malaria is uncommon in most malarious areas, but Plasmodium vivax isolates are exposed to SP because of mixed infections with other Plasmodium species. As P. vivax is the most prevalent species of human malaria parasites in Iran, monitoring of resistance of the parasite against the drug is necessary. In the present study, 50 blood samples of symptomatic patients were collected from 4 separated geographical regions of south-east Iran. Point mutations at residues 57, 58, 61, and 117 were detected by the PCR-RFLP method. Polymorphism at positions 58R, 117N, and 117T of P. vivax dihydrofolate reductase (Pvdhfr) gene has been found in 12%, 34%, and 2% of isolates, respectively. Mutation at residues F57 and T61 was not detected. Five distinct haplotypes of the Pvdhfr gene were demonstrated. The 2 most prevalent haplotypes were F57S58T61S117 (62%) and F57S58T61N117 (24%). Haplotypes with 3 and 4 point mutations were not found. The present study suggested that P. vivax in Iran is under the pressure of SP and the sensitivity level of the parasite to SP is diminishing and this fact must be considered in development of malaria control programs.
This study was carried out for investigating antitumor effects of 5-fluorouracil(5-FU), methotrexate(MTX) and retinoic acid(RA) on hepatocellular carcinoma induced in Sprague-Dawley rat. Antitumor effects were examined a flow cytometric DNA distributions by flow cytometry and stuied ATP/Pi using nuclear magnetic resorance, and the enzymatic activity of thymidylate synthetase and dihydrofolate reductase as well as contents of total collagen and sialic acid were measured with spectrophotometer. In this study, S phase fraction, contents of sialic acid and total collagen were decreased in the induced hepatocellular carcinoma treated with 5-FU and MTX, and synergistic effects of anticancer drugs were exhibited in the hepatocellular carcinoma treated with 5-FU and MTX simultaneously, and the inhibition of thymidylate synthetic and dihydrofolate reductase activity were shown in the hepatocellular carcinoma treated with 5-FU, MTX, and 5-FU and MTX simultaneously. On the other hand, the ratio of ATP/Pi were increased in all groups except group treated with RA. The experimental results suggest that above method may be valuable for evaluating antitumor effect of anticancer drugs.
Drug resistance is an important problem hindering malaria elimination in tropical areas. Point mutations in Plasmodium falciparum dihydrofolate reductase (Pfdhfr) and dihydropteroate synthase (Pfdhps) genes confer resistance to antifolate drug, sulfadoxine-pyrimethamine (SP) while P. falciparum chloroquine-resistant transporter (Pfcrt) genes caused resistance to chloroquine (CQ). Decline in Pfdhfr/Pfdhps and Pfcrt mutations after withdrawal of SP and CQ has been reported. The aim of present study was to investigate the prevalence of Pfdhfr, Pfdhps, and Pfcrt mutation from 2 endemic areas of Thailand. All of 200 blood samples collected from western area (Thai-Myanmar) and southern area (Thai-Malaysian) contained multiple mutations in Pfdhfr and Pfdhps genes. The most prevalent haplotypes for Pfdhfr and Pfdhps were quadruple and double mutations, respectively. The quadruple and triple mutations of Pfdhfr and Pfdhps were common in western samples, whereas low frequency of triple and double mutations was found in southern samples, respectively. The Pfcrt 76T mutation was present in all samples examined. Malaria isolated from 2 different endemic regions of Thailand had high mutation rates in the Pfdhfr, Pfdhps, and Pfcrt genes. These findings highlighted the fixation of mutant alleles causing resistance of SP and CQ in this area. It is necessary to monitor the re-emergence of SP and CQ sensitive parasites in this area.
Methotrexate (MTX) is an important drug for the treatment of childhood acute lymphoblastic leukemia (ALL). However, related toxicity occurs in many organs which may cause interruption of treatment, morbidity, and mortality. Single nucleotide polymorphisms (SNPs) of dihydrofolate reductase (DHFR) and gamma glutamyl hydrolase (GGH) are known to alter their enzymatic activity and thus affect the metabolism of MTX and influence the effectiveness. Therefore, we hypothesized that genetic variations of DHFR and GGH genes may influence the risk of toxicity after high dose MTX. The study population comprised of 105 children with ALL who were treated according to the modified St Jude Total XV protocol. The patients received 2.5 or $5g/m^2$ of MTX for 5 doses during the consolidation phase. Genotyping of DHFR 829C>T and GGH-401C>T was performed using a polymerase chain reaction-restriction fragment length polymorphism (PCR-RFLP). The GGH-401CT and TT genotypes were associated with increased risk of leukopenia and thrombocytopenia after high dose MTX (OR 2.97, 95%CI; 1.24-7.13 and OR 4.02, 95%CI; 1.58-10.26). DHFR 829C>T was not associated with toxicity. In conclusion, the GGH-401CT and TT genotypes were found to increase the risk of severe leukopenia and thrombocytopenia after exposure to high dose MTX for childhood ALL therapy.
Genetic polymorphisms of pvdhfr and pvdhps genes of Plasmodium vivax were investigated in 83 blood samples collected from patients in the Philippines, Bangladesh, and Nepal. The SNP-haplotypes of the pvdhfr gene at the amino acid positions 13, 33, 57, 58, 61, 117, and 173, and that of the pvdhps gene at the positions 383 and 553 were analyzed by nested PCR-RFLP. Results suggest diverse polymorphic patterns of pvdhfr alone as well as the combination patterns with pvdhps mutant alleles in P. vivax isolates collected from the 3 endemic countries in Asia. All samples carried mutant combination alleles of pvdhfr and pvdhps. The most prevalent combination alleles found in samples from the Philippines and Bangladesh were triple mutant pvdhfr combined with single mutant pvdhps allele and triple mutant pvdhfr combined with double wild-type pvdhps alleles, respectively. Those collected from Nepal were quadruple mutant pvdhfr combined with double wild-type pvdhps alleles. New alternative antifolate drugs which are effective against sulfadoxine-pyrimethamine (SP)-resistant P. vivax are required.
Dihydrofolate reductases (DHFR) of human, Candida albicans and E. coli were docked with their original ligands of X-ray crystal complex using QXP (Quick eXPlore), a docking program. Conditions to reproduce the crystal structures within the root mean square deviation (rmsd) of 2.00 $\AA$ were established. Applying these conditions, binding modes and species-specificities of a novel antibacterial compound, $N^4-(2-acetoxyethoxymethyl)-2-acetylpyridine$ thiosemicarbazone (MTSC), were studied. As the results, the docking program reproduced the crystal structures with average rmsd of six ligands as 0.91 $\AA$ ranging from 0.49 to 1.45 $\AA$. The interactions including the numbers of hydrogen bonds and hydrophobic interactions were the same as the crystal structures and superposition of the crystal and docked structures almost coincided with each other. For AATSC, the results demonstrated that it could bind to either the substrate or coenzyme sites of DHFR in all three species with different degrees of affinity. It confirms the experimentally determined kinetic behavior of uncompetitive inhibition against either the inhibitor or the coenzyme. The docked MTSC overlapped well with the original ligands and major interactions were consistent with the ones in the crystal complexes. The information generated from this work should be useful for future development of antibacterial and antifungal agents.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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