Identification of Novel Potential Inhibitors of the HIV-1 gp41 Protein by Virtual Screening and Molecular Modeling Methods

2015 ◽  
Vol 10 (2) ◽  
pp. 325-343 ◽  
Author(s):  
И.А. Кашин ◽  
I.A. Kashyn
Keyword(s):  
Virtual Screening ◽  
Chemical Compounds ◽  
External Region ◽  
Modeling Methods ◽  
Fusion Inhibitors ◽  
Neutralizing Monoclonal Antibody ◽  
Dynamics Simulations ◽  
Potential Inhibitors ◽  
Free Energy Of Binding ◽  
Hiv 1

Virtual screening of chemical compounds able to mimic pharmacophoric properties of broadly neutralizing monoclonal antibody 10E8 against HIV-1 was carried out. Evaluation of the efficacy of binding of these compounds to the membrane-proximal external region (MPER) of the HIV-1 gp41 protein critical for fusion of the virus membrane with a target cell was performed by molecular docking and molecular dynamics simulations. Eight chemical compounds exhibiting negative values of the free energy of binding to this functionally important site of HIV-1 were identified. The data obtained testify to the availability of these molecules in the studies aimed at the design of novel antiviral drugs presenting the HIV-1 fusion inhibitors that block the MPER region of the gp41 protein.

Υπολογιστικά εργαλεία για την αναζήτηση νέων βιοδραστικών ενώσεων σε επιλεγμένους πρωτεϊνικούς στόχους

2017 ◽  
Author(s):  
Ευτυχία Κρίτση
Keyword(s):  
Molecular Dynamics ◽  
Molecular Docking ◽  
Virtual Screening ◽  
Molecular Dynamics Simulations ◽  
In Silico ◽  
Pharmacophore Modeling ◽  
Lead Optimization ◽  
Dynamics Simulations ◽  
Hiv 1

Στην παρούσα διατριβή πραγματοποιήθηκε εκτενής μελέτη για την αναζήτηση πρόδρομων βιοδραστικών ενώσεων (hits) από χημικές βιβλιοθήκες για τρείς βιολογικούς στόχους, μέσω της εφαρμογής εμπορικά διαθέσιμων in silico τεχνικών και μεθοδολογιών.Οι στόχοι που επιλέχθηκαν ανήκουν σε διαφορετικές κατηγορίες πρωτεϊνών με μεγάλο φαρμακευτικό ενδιαφέρον, που όμως παρουσιάζουν διαφορετικό επίπεδο ωριμότητας όσον αφορά την εφαρμογή υπολογιστικών εργαλείωνγια την ανακάλυψη νέων φαρμακευτικών ενώσεων. Συγκεριμένα, οι στόχοι που μελετήθηκαν είναι οι ακόλουθοι:•το ένζυμο της 14-α διμεθυλάσης της λανοστερόλης (CYP51) για την αναζήτηση νέων πρόδρομων βιοδραστικών ενώσεων με αντιμικροβιακές ιδιότητες,•το ένζυμο της HIV τύπου 1 πρωτεάσης (HIV-1 PR) για την αναζήτηση νέων πρόδρομων βιοδραστικών ενώσεων με αντι-HIV δράση,•ο διαμεμβρανικός υποδοχέας της Αγγειοτασίνης ΙΙ (ΑΤ1) για την αναζήτηση νέων πρόδρομων βιοδραστικών με αντιυπερτασική δράσηΟι κυριότερες τεχνικές που χρησιμοποιήθηκαν για την αναζήτηση πρόδρομων βιοδραστικών ενώσεων περιλαμβάνουν την Εικονική Σάρωση (Virtual Screening) με χρήση Φαρμακοφόρων Μοντέλων (Pharmacophore modeling), τη Μοριακή Πρόσδεση (Molecular Docking), την πρόβλεψη μοριακών ιδιοτήτων καθώς και Προσομοιώσεις Μοριακής Δυναμικής (Molecular Dynamics Simulations). Η στρατηγική που ακολουθήθηκε διαφέρει σημαντικά ανά στόχο όσον αφορά τη μεθοδολογική προσέγγιση και την επιλογή των υπολογιστικών εργαλείων-αλγορίθμων, δίνοντας έμφαση στη συμπληρωματικότητα των αποτελεσμάτων τους. Για την ανάδειξη των πρόδρομων βιοδραστικών ενώσεων, πραγματοποιήθηκαν in vitro βιολογικές δοκιμές των ενώσεων που προτάθηκαν μέσω των υπολογιστικών τεχνικών. Οι ενώσεις που επιλέχθηκαν παρουσίασαν ανασταλτική δράση (ή συγγένεια πρόσδεσης) σε ικανοποιητικό εύρος τιμών 102 nM–μΜ για να χαρακτηριστούν πρόδρομες βιοδραστικές. Μείζονος σημασίας είναι και το γεγονός ότι οι δομικοί σκελετοί των προτεινόμενων ενώσεων για κάθε στόχο, είναι διαφορετικοί τόσο μεταξύ τους όσο και συγκρινόμενοι με τα υφιστάμενα φαρμακευτικά μόρια. Ως εκ τούτου, μπορούν να αποτελέσουν κατάλληλα "υποστρώματα" για το επόμενο στάδιο που αφορά τη βελτιστοποίησή τους προς ενώσεις-οδηγούς (hit to lead optimization) και δυνητικά προς νέα φαρμακευτικά προϊόντα.

scholarly journals ABBV-744 and Onalespid as Potential Inhibitors of SARS-CoV-2 main Protease Enzyme: A Promising Therapeutics in COVID-19?

2020 ◽  
Author(s):  
Zeynab Fakhar ◽  
Shama Khan ◽  
Aijaz Ahmad
Keyword(s):  
Virtual Screening ◽  
Drug Repurposing ◽  
Pharmacophore Modeling ◽  
Binding Studies ◽  
Active Inhibitor ◽  
Lead Compounds ◽  
Protease Enzyme ◽  
Main Protease ◽  
Dynamics Simulations ◽  
Potential Inhibitors

Abstract A new pathogen severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) has spread worldwide and become pandemic with thousands new deaths and infected cases globally. To address coronavirus disease (COVID-19), currently no effective drug or vaccine is available. This necessity motivated us to explore potential lead compounds by considering drug repurposing approach targeting main protease (Mpro) enzyme of SARS-CoV-2. This enzyme considered to be an attractive drug target as it contributes significantly in mediating viral replication and transcription. Herein, comprehensive computational investigations were performed to identify potential inhibitors of SARS-CoV-2 Mpro enzyme. The structure-based pharmacophore modeling was developed based on the co-crystallized structure of the enzyme with its biological active inhibitor. The generated hypotheses were applied for virtual screening based PhaseScore. Docking based virtual screening work-flow was used to generate hit compounds using HTVS, SP and XP based Glide GScore. The pharmacological and physicochemical properties of the best hit compounds were characterized using ADMET. Molecular dynamics simulations were performed to explore the binding affinities of the considered compounds. Binding studies revealed that compound ABBV-744 binds to the Mpro with strong affinity (Gbind -45.43 kcal/mol), and the complex is more stable in comparison with other protein-ligand complexes. Our study classified three best compounds which could be considered as promising inhibitors against main protease SARS-CoV-2 virus.

scholarly journals ABBV-744 as a potential inhibitor of SARS-CoV-2 main protease enzyme against COVID-19

2021 ◽  
Vol 11 (1) ◽  
Author(s):  
Zeynab Fakhar ◽  
Shama Khan ◽  
Suliman Y. AlOmar ◽  
Afrah Alkhuriji ◽  
Aijaz Ahmad
Keyword(s):  
Virtual Screening ◽  
Drug Repurposing ◽  
Pharmacophore Modeling ◽  
Binding Energies ◽  
Active Inhibitor ◽  
Lead Compounds ◽  
Protease Enzyme ◽  
Main Protease ◽  
Dynamics Simulations ◽  
Potential Inhibitors

AbstractA new pathogen severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) has spread worldwide and become pandemic with thousands new deaths and infected cases globally. To address coronavirus disease (COVID-19), currently no effective drug or vaccine is available. This necessity motivated us to explore potential lead compounds by considering drug repurposing approach targeting main protease (Mpro) enzyme of SARS-CoV-2. This enzyme considered to be an attractive drug target as it contributes significantly in mediating viral replication and transcription. Herein, comprehensive computational investigations were performed to identify potential inhibitors of SARS-CoV-2 Mpro enzyme. The structure-based pharmacophore modeling was developed based on the co-crystallized structure of the enzyme with its biological active inhibitor. The generated hypotheses were applied for virtual screening based PhaseScore. Docking based virtual screening workflow was used to generate hit compounds using HTVS, SP and XP based Glide GScore. The pharmacological and physicochemical properties of the selected lead compounds were characterized using ADMET. Molecular dynamics simulations were performed to explore the binding affinities of the considered lead compounds. Binding energies revealed that compound ABBV-744 binds to the Mpro with strong affinity (ΔGbind −45.43 kcal/mol), and the complex is more stable in comparison with other protein–ligand complexes. Our study classified three best compounds which could be considered as promising inhibitors against main protease SARS-CoV-2 virus.

Sign in / Sign up

Export Citation Format

Share Document