Gastric cancer as one of the most common cancers worldwide has various genetic and environmental risk factors including Helicobacter pylori (H.pylori) infection. Recently, loss of a tumor suppressor gene named promyelocytic leukemia (PML) has been identified in gastric cancer. However, no mutation has been found in this gene in gastric cancer samples. Cag A H.pylori protein has been shown to exert post transcriptional regulation of some tumor suppressor genes. In order to assess such a mechanism for PML degradation, we performed in silico analyses to establish any interaction between PML and Cag A proteins. In silico interaction and docking studies showed that these two proteins may have stable interactions. In addition, we showed that imatinib kinase inhibitor can restore PML function by inhibition of casein kinase 2.
Khan, Inbesat;Senthilkumar, Chinnu Sugavanam;Upadhyay, Nisha;Singh, Hemant;Sachdeva, Meenu;Jatawa, Suresh Kumar;Tiwari, Archana
Asian Pacific Journal of Cancer Prevention
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v.16
no.17
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pp.7663-7670
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2015
DNA methyltransferase 1 (DNMT1) is a relatively large protein family responsible for maintenance of normal methylation, cell growth and survival in mammals. Toxic industrial chemical exposure associated methylation misregulation has been shown to have epigenetic influence. Such misregulation could effectively contribute to cancer development and progression. Methyl isocyanate (MIC) is a noxious industrial chemical used extensively in the production of carbamate pesticides. We here applied an in silico molecular docking approach to study the interaction of MIC with diverse domains of DNMT1, to predict cancer risk in the Bhopal population exposed to MIC during 1984. For the first time, we investigated the interaction of MIC and its hydrolytic product (1,3-dimethylurea) with DNMT1 interacting (such as DMAP1, RFTS, and CXXC) and catalytic (SAM, SAH, and Sinefungin) domains using computer simulations. The results of the present study showed a potential interaction of MIC and 1,3-dimethylurea with these domains. Obviously, strong binding of MIC with DNMT1 interrupting normal methylation will lead to epigenetic alterations in the exposed humans. We suggest therefore that the MIC-exposed individuals surviving after 1984 disaster have excess risk of cancer, which can be attributed to alterations in their epigenome. Our findings will help in better understanding the underlying epigenetic mechanisms in humans exposed to MIC.
COVID-19 caused a catastrophe in human health. People infected with COVID-19 also suffer from various clinical illnesses during and after the infection. The Boerhavia diffusa plant is well known for its antihypertensive activity. ACE-II inhibitors and calcium channel blockers are reported as mechanisms for the antihypertensive activity of B. diffusa phytoconstituents. Various studies have said ACE-II is the virus's binding site to attack host cells. COVID-19 treatment commonly employs a variety of synthetic antiviral and steroidal drugs. As a result, other clinical illnesses, such as hypertension and hyperglycemia, emerge as serious complications. Safe and effective drug delivery is a prime objective of the drug development process. COVID-19 is treated with various herbal treatments; however, they are not widely used due to their low potency. Many herbal plants and formulations are used to treat COVID-19 infection, in which B. diffusa is the most widely used plant. The current study relies on discovering active phytoconstituents with ACE-II inhibitory activity in the B. diffusa plant. As a result, it can be used as a treatment option for patients with COVID-19 and related diseases. Different phytoconstituents of the B. diffusa plant were selected from the reported literature. The activity of phytoconstituents against ACE-II proteins has been studied. Molecular docking and ligand-protein interaction computation tools are used in the in-silico experiment. Physicochemical, drug-likeness, water solubility, lipophilicity, and pharmacokinetic parameters are used to evaluate phytoconstituents. Liriodenine has the best drug-likeness, bioactivity, and binding score characteristics among the selected ligands. The in-silico study aims to find the therapeutic potential of B. diffusa phytoconstituents against ACE-II. Targeting ACE-II also shows an effect against SARS-CoV-2. It can serve as a rationale for designing a drug for patient infected with COVID-19 and associated diseases.
Das, Rohit Pritam;Konkimalla, V. Badireenath;Rath, Surya Narayan;Hansa, Jagadish;Jagdeb, Manaswini
Genomics & Informatics
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v.13
no.2
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pp.45-52
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2015
Acute myeloid leukemia is a well characterized blood cancer in which the unnatural growth of immature white blood cell takes place, where several genes transcription is regulated by the micro RNAs (miRNAs). Argonaute (AGO) protein is a protein family that binds to the miRNAs and mRNA complex where a strong binding affinity is crucial for its RNA silencing function. By understanding pattern recognition between the miRNAs-mRNA complex and its binding affinity with AGO protein, one can decipher the regulation of a particular gene and develop suitable siRNA for the same in disease condition. In the current work, HOXA9 gene has been selected from literature, whose deregulation is well-established in acute myeloid leukemia. Four miRNAs (mir-145, mir-126, let-7a, and mir-196b) have been selected to target mRNA of HOXA9 (NCBI accession No. NM_152739.3). The binding interaction between mRNAs and mRNA of HOXA9 gene was studied computationally. From result, it was observed mir-145 has highest affinity for HOXA9 gene. Furthermore, the interaction between miRNAs-mRNA duplex of all chosen miRNAs are docked with AGO protein (PDB ID: 3F73, chain A) to study their interaction at molecular level through an in silico approach. The residual interaction and hydrogen bonding are inspected in Discovery Studio 3.5 suites. The current investigation throws light on understanding of AGO-assisted miRNA based gene silencing mechanism in HOXA9 gene associated in acute myeloid leukemia computationally.
Rath, Surya Narayan;Das, Debasrita;Konkimalla, V Badireenath;Pradhan, Sukanta Kumar
Genomics & Informatics
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v.14
no.3
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pp.112-124
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2016
Solid tumor is generally observed in tissues of epithelial or endothelial cells of lung, breast, prostate, pancreases, colorectal, stomach, and bladder, where several genes transcription is regulated by the microRNAs (miRNAs). Argonaute (AGO) protein is a family of protein which assists in miRNAs to bind with mRNAs of the target genes. Hence, study of the binding mechanism between AGO protein and miRNAs, and also with miRNAs-mRNAs duplex is crucial for understanding the RNA silencing mechanism. In the current work, 64 genes and 23 miRNAs have been selected from literatures, whose deregulation is well established in seven types of solid cancer like lung, breast, prostate, pancreases, colorectal, stomach, and bladder cancer. In silico study reveals, miRNAs namely, miR-106a, miR-21, and miR-29b-2 have a strong binding affinity towards PTEN, TGFBR2, and VEGFA genes, respectively, suggested as important factors in RNA silencing mechanism. Furthermore, interaction between AGO protein (PDB ID-3F73, chain A) with selected miRNAs and with miRNAs-mRNAs duplex were studied computationally to understand their binding at molecular level. The residual interaction and hydrogen bonding are inspected in Discovery Studio 3.5 suites. The current investigation throws light on understanding miRNAs based gene silencing mechanism in solid cancer.
Anthrax is the deadly disease for human being caused by Bacillus anthracis. Instantaneous research work on the mode of infection of the organism revealed that different proteases are involved in different steps of pathogenesis. Present study reports the in silico characterization and the detection of pathogenic proteases involved in anthrax infection through protein-protein interaction. A total of 13 acid, 9 neutral, and 1 alkaline protease of Bacillus anthracis were selected for analysing the physicochemical parameter, the protein superfamily and family search, multiple sequence alignment, phylogenetic tree construction, protein-protein interactions and motif finding. Among the 13 acid proteases, 10 were found as extracellular enzymes that interact with immune inhibitor A (InhA) and help the organism to cross the blood brain barrier during the process of infection. Multiple sequence alignment of above acid proteases revealed the position 368, 489, and 498-contained 100% conserved amino acids which could be used to deactivate the protease. Among the groups analyzed, only acid protease were found to interact with InhA, which indicated that metalloproteases of acid protease group have the capability to develop pathogenesis during B. anthracis infection. Deactivation of conserved amino acid position of germination protease can stop the sporulation and germination of B anthracis cell. The detailed interaction study of neutral and alkaline proteases could also be helpful to design the interaction network for the better understanding of anthrax disease.
In conclusion, the seemingly fuzzy and disorganized data of biology with thousands of different layers ranging from molecule to the Internet have refused so far to be mapped precisely and predicted successfully by mathematicians, physicists or computer scientists. Genomics and bioinformatics are the fields that process such complex data. The insights on the nature of biological entities as complex interaction networks are opening a door toward a generalization of the representation of biological entities. The main challenge of genomics and bioinformatics now lies in 1) how to data mine the networks of the domains of bioinformatics, namely, the literature, metabolic pathways, and proteome and structures, in terms of interaction; and 2) how to generalize the networks in order to integrate the information into computable genomic data for computers regardless of the levels of layer. Once bioinformatists succeed to find a general principle on the way components interact each other to form any organic interaction network at genomic scale, true simulation and prediction of life in silico will be possible.
FoxO1, a member of the Forkhead transcription factor family subgroup O (FoxO), is expressed in a range of cell types and is crucial for various pathophysiological processes, such as apoptosis and inflammation. While FoxO1's roles in multiple diseases have been recognized, the target has remained largely unexplored due to the absence of cost-effective and efficient inhibitors. Therefore, there is a need for natural FoxO1 inhibitors with minimal adverse effects. In this study, docking, MMGBSA, and ADMET analyses were performed to identify natural compounds that exhibit strong binding affinity to FoxO1. The top candidates were then subjected to molecular dynamics (MD) simulations. A natural product library was screened for interaction with FoxO1 (PDB ID-3CO6) using the Glide module of the Schrödinger suite. In silico ADMET profiling was conducted using SwissADME and pkCSM web servers. Binding free energies of the selected compounds were assessed with the Prime-MMGBSA module, while the dynamics of the top hits were analyzed using the Desmond module of the Schrödinger suite. Several natural products demonstrated high docking scores with FoxO1, indicating their potential as FoxO1 inhibitors. Specifically, the docking scores of neochlorogenic acid and fraxin were both below -6.0. These compounds also exhibit favorable drug-like properties, and a 25 ns MD study revealed a stable interaction between fraxin and FoxO1. Our findings highlight the potential of various natural products, particularly fraxin, as effective FoxO1 inhibitors with strong binding affinity, dynamic stability, and suitable ADMET profiles.
Chemokine receptor antagonists have potential applications in field of drug discovery. Although the chemokine receptors are G-protein-coupled receptors, their cognate ligands are small proteins (8 to 12 kDa), and so inhibiting the ligand/receptor interaction has been challenging. The application of structure-based in-silico methods to drug discovery is still considered a major challenge, especially when the x-ray structure of the target protein is unknown. Such is the case with human CCR2 and CCR5, the most important members of the chemokine receptor family and also a potential drug target. Herein, we review the success stories of combined receptor modeling/mutagenesis approach to probe the allosteric nature of chemokine receptor binding by small molecule antagonists for CCR2 and CCR5 using Rhodopsin as template. We also urged the importance of recently available ${\beta}2$-andrenergic receptor as an alternate template to guide mutagenesis. The results demonstrate the usefulness and robustness of in-silico 3D models. These models could also be useful for the design of novel and potent CCR2 and CCR5 antagonists using structure based drug design.
Kumar, Satish;Jena, Lingaraja;Sahoo, Maheswata;Kakde, Mrunmayi;Daf, Sangeeta;Varma, Ashok K.
Genomics & Informatics
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v.13
no.2
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pp.60-67
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2015
The leading cause of cancer mortality globally amongst the women is due to human papillomavirus (HPV) infection. There is need to explore anti-cancerous drugs against this life-threatening infection. Traditionally, different natural compounds such as withaferin A, artemisinin, ursolic acid, ferulic acid, (-)-epigallocatechin-3-gallate, berberin, resveratrol, jaceosidin, curcumin, gingerol, indol-3-carbinol, and silymarin have been used as hopeful source of cancer treatment. These natural inhibitors have been shown to block HPV infection by different researchers. In the present study, we explored these natural compounds against E6 oncoprotein of high risk HPV18, which is known to inactivate tumor suppressor p53 protein. E6, a high throughput protein model of HPV18, was predicted to anticipate the interaction mechanism of E6 oncoprotein with these natural inhibitors using structure-based drug designing approach. Docking analysis showed the interaction of these natural inhibitors with p53 binding site of E6 protein residues 108-117 (CQKPLNPAEK) and help reinstatement of normal p53 functioning. Further, docking analysis besides helping in silico validations of natural compounds also helped elucidating the molecular mechanism of inhibition of HPV oncoproteins.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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