تم تصنيع سلسلة من مشتقات الأسيتاميد القائمة على الترييازول والأوكساديازول وتقييمها كمثبطات يورياز و α-جلوكوزيداز. أظهر المركب 8c أقوى تثبيط لليورياز، بينما تفوق 9e على الأكربوز ضد α-جلوكوزيداز. دعمت دراسات ارتباط BSA ودراسات السيليكو خصائصهما الشبيهة بالأدوية، مما حدد كلا المركبين كمرشحين واعدين للرصاص.
يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية
مقالة بحثية
التخليق، التقييم البيولوجي، والدراسات السليمة للأسيتاميدات الجديدة القائمة على التريازول والأوكساديازول كمثبطات يورياز و α-جلوكوزيداز
في هذه المقالة
ملخص
الملخص
بحثت هذه الدراسة في الإمكانات العلاجية لمشتقات الأسيتاميد الجديدة القائمة على 1,2,4-تريازول و1,3,4-أوكساديازول كمثبطات مزدوجة الهدف لليوريز وغلوكوسيداز α، وهما إنزيمان مرتبطان باضطرابات الجهاز الهضمي ومرض السكري من النوع الثاني على التوالي. تم استخدام نهج متكامل يجمع بين التخليق العضوي متعدد الخطوات، والتقييم البيولوجي في المختبر، والالتحام الجزيئي، والتنبؤ ب ADME في السيليكو، وتحليل نظرية الكثافة الوظيفية (DFT) لتحديد المركبات القوية ذات الرصاص ذات الخصائص الدوائية الإيجابية. بدءا من حمض البنزويك، تم تصنيع سلسلة من مشتقات 1,2,4-تريازول (8a–c) و1,3,4-أوكساديازول (9d–f) التي تحمل أجزاء أسيتاميد مستبدلة بنجاح. أظهرت جميع المركبات نشاطا مثبطا ضد كلا الإنزيمين المستهدفين. كان المركب 8c أقوى مثبط لليورياس (IC₅₀ = 6.14 ± 1.06 ميكرومولار)، بينما أظهر المركب 9e أقوى تثبيط لجلوكوزيداز α (IC₅₀ = 27.29 ± 0.41 ميكرومولار)، متفوقا على مثبط المرجع أكربوز (IC₅₀ = 38.25 ± 0.12 ميكرومولار). دعمت التحليلات الحاسوبية النتائج التجريبية: أشارت توقعات ADME إلى خصائص ملائمة شبيهة بالأدوية (الدواء)، وأظهر الربط الجزيئي تفاعلات قوية في الارتباط، حيث أظهر المركب 8a أعلى تقارب ل α-جلوكوزيداز (−7.165 كيلو كالوري/مول) والمركب 9e أقوى ارتباط باليوريز (−7.30 كيلو كالوري/مول). ربطت حسابات DFT النشاط البيولوجي بالخصائص الإلكترونية، مما كشف عن فجوات طاقة HOMO–LUMO صغيرة نسبيا للمركبات الأكثر نشاطا، 8c (0.14831 a.u.) و 9e (0.14302 a.u.). تحدد هذه النتائج مجتمعة مركبات 8c و9e كهياكل واعدة لتطوير مثبطات اليورياز وال α جلوكوزيداز من الجيل التالي.
المقدمة
تم الإبلاغ سابقا عن تحركات غير متجانسة في العديد من الأدوية الموجودة، وتمثل الدورات غير المتجانسة فئة مهمة من مثبطات الإنزيمات المستخدمة في علاج الأمراض الأيضية والمعدية1. بين الدورات المختلطة، تعد أوكساديازول 1'3'4 واحدة من أكثر الهياكل التي تم دراستها في اكتشاف الأدوية، وقد تم الإبلاغ عنها كمضادات للفيروسات، مضادة للبكتيريا، مضادة للسرطان، منخفضة الضغط، واقية عصبية، مضادة للتشنجات ومضادة للسل2، 3,4,5. وبالمثل' أظهرت مشتقات 1'2'4-تريازول أيضا أنشطة مضادة للتشنجات، مضادة للبكتيريا، مضادة للفيروسات، مضادة للسل، مضادة للسكري، مضادة للالتهابات، مضادة للتكاثر، مضادة للأكسدة، مضادة للملاريا، ومثبطة لليورياس، 6، 7. تتمتع المركبات التي تحتوي على الأسيتاميد بملف دوائي قوي وقد استخدمت كوسيط صناعي في الكيمياء غير الدائرية وكذلك كمضادات السكري. مضادات التخثر وعوامل حساسة كيميائية، مما يجعلها هياكل رصاصية جذابة لاكتشاف الأدوية8،9.
تم توجيه جهود كبيرة نحو تطوير مثبطات متعددة الأهداف لجرعة α-جلوكوزيداز ويوريز. يؤدي تثبيط α-جلوكوزيداز إلى تأخير هضم الكربوهيدرات وامتصاص الجلوكوز، مما يقلل من مستويات الجلوكوز في الدم بعد تناول الطعام لدى مرضى السكري من النوع الثاني. المثبطات الحالية مثل الأكربوز فعالة لكنها مرتبطة بآثار جانبية على الجهاز الهضمي، مما يخلق حاجة لمثبطات متنوعة هيكليا10،11. يحلل اليورياز اليوريا إلى أمونيا وثاني أكسيد الكربون. يمكن هذا التفاعل بكتيريا هيليكوباكتر بيلوري التي تسبب القرحات وتجعل المضيف أكثر عرضة لسرطان المعدة من البقاء في المعدة، وبالتالي فإن اليوراز هدف مهم في تطوير أدوية مضادات القرحة. أ الهدف العلاجي هو تطوير مثبطات جديدة لكلا الإنزيمين 9,12.
ومع ذلك، على الرغم من الدراسات البحثية المتاحة على سقالات 1'2'4-تريازول و1'3'4-أوكساديازول، إلا أن القليل جدا من الدراسات المبلغ عنها تتعلق بمشتقات الأسيتاميد من 1'2'4-تريازول و1'3'4-أوكساديازول التي تحتوي على جزء من الثيوثير كمثبطات مزدوجة α-جلوكوزيداز ويوريز. كما حظي سلوكها بارتباط البروتين وتوصيفها الحسابي باهتمام محدود في هذا السياق. وهنا أيضا، اقترحنا أن دمج التريازول أو الأوكساديازول مع شظايا الأسيتاميد المستبدلة في نفس الإطار الجزيئي سيعطي ملف إنزيمي مثبط مرض بخصائص فيزيائية-كيميائية مقبولة.
لاختبار هذه الفرضية، تم تصنيع وتقييم سلسلة من مشتقات الأسيتاميد القائمة على 1,2,4-تريازول (8a–c) ومشتقات الأسيتاميد القائمة على 1,3,4-أوكساديازول (9d–f) لنشاطها المثبط ضد α-جلوكوزيداز ويوريز. تم دراسة تفاعلات الارتباط بين أكثر المركبات نشاطا (8a، 8c، و9e) مع ألبومين المصل البقري (BSA) باستخدام مطيافية الفلورة، وتحديد ثابت الربط، والتحليل الديناميكي الحراري. بالإضافة إلى ذلك، أجريت حسابات الالتحام الجزيئي، والتنبؤ ب ADME، ونظرية دالة الكثافة (DFT) لدراسة أنماط ربطها، وخصائصها الدوائية، وخصائصها الإلكترونية.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
البروتوكول
جميع المواد الكيميائية كانت من التحليل وتستخدم دون تنقية إضافية. تمت مراقبة تقدم التفاعل بواسطة كروماتوغرافيا الطبقة الرقيقة (TLC) على هلام السيليكا باستخدام n-هكسان/أسيتات الإيثيل (7:3–6:4، v/v)، مع رؤية البقع تحت ضوء فوق البنفسجي. ما لم يذكر خلاف ذلك، كانت جميع التفاعلات تجرى تحت الغلاف الجوي المحيط. تميزت المركبات المصنعة بأشعة تحت الأحمر المحولية فورييه (FTIR)، والرنين المغناطيسي النووي 1H، وتحليل الطيف بالرنين المغناطيسي النووي بقوة 13مئوية. تم تسجيل أطياف الرنين المغناطيسي النووي 1H و13C في CDCl₃ عند 600 ميجاهرتز و150 ميجاهرتز على التوالي، وتم الإبلاغ عن تحولات كيميائية بمقدار ppm بالنسبة لإشارة المذيب المتبقية. المسار الصناعي مصور في الشكل 1. تم توفير بيانات التوصيف الفيزيائية الكيميائية الكاملة لجميع المركبات المصنعة في الملف التكميلي 1.
تخليق بنزوات الإيثيل (1)
تم وضع حمض البنزويك (50 جم، 0.41 مول) في قارورة دائرية قاع بسعة 500 مل، وأضيف الإيثانول المطلق (150 مل). تمت إضافة حمض الكبريتيك المركز (6 مل) بشكل انخفاضي كمحفز تحت تحريك مغناطيسي مستمر. تم تسخين خليط التفاعل تحت الارتجاع عند 78 درجة مئوية لمدة 4–6 ساعات باستخدام مكثف مبرد بالماء. تمت مراقبة تقدم الاستجابة من قبل TLC. عند الانتهاء، تم تبريد الخليط إلى درجة حرارة الغرفة وتم تحييده بكربونات الصوديوم المائية المشبعة حتى وصل الرقم الهيدروجيني إلى 7–8. تم نقل خليط التفاعل إلى قمع فصلي، وجمعت الطبقة العضوية، وغسلت بالماء المقطر، وجففت فوق كبريتات الصوديوم اللاماء. بعد الترشيح، تم استخدام بنزوات الإيثيل (1) مباشرة في الخطوة التالية دون تنقية إضافية (الشكل 1).
تخليق البنزوهيدرازيد (2)
تم إذابة بنزوات الإيثيل (1؛ 0.41 مول) في الإيثانول المطلق (100 مل)، وأضيف هيدرازين هيدريت (80٪، 25 مل، زائد) تحت التحريك المستمر. كان خليط التفاعل يسخن تحت الارتجاع عند 78 درجة مئوية لمدة 4–5 ساعات تحت الهواء باستخدام مكثف مبرد بالماء. تمت مراقبة تقدم الاستجابة من قبل TLC. عند الانتهاء، تم جمع الترسيب البلوري الأبيض للبنزوهيدرازايد (2) عن طريق الترشيح، وغسله بالإيثانول البارد، وتجفيفه إلى وزن ثابت عند درجة حرارة الغرفة، واستخدامه في الخطوات الصناعية التالية (الشكل 1).
تخليق 5-فينيل-1,3,4-أوكساديازول-2-ثيول (3)
تم وضع بنزوهيدرازيد (2؛ 10 جرام، 0.073 مول) وهيدروكسيد البوتاسيوم (4.12 جم، 0.073 مول) في قارورة دائرية قاع بسعة 250 مل تحتوي على الإيثانول (30 مل). تم تسخين الخليط تحت الارتجاع عند 78 درجة مئوية لمدة 10 دقائق باستخدام مكثف مبرد بالماء. ثم أضيف ثنائي كبريتيد الكربون (CS₂؛ 5 مل، 0.083 مول)، واستمر الارتجاع لمدة 3–4 ساعات إضافية. تمت مراقبة تقدم الاستجابة من قبل TLC. عند الانتهاء، ينقل خليط التفاعل إلى ماء مقطر ويسخن مع تحريك مستمر. تمت إضافة حمض الهيدروكلوريك المخفف باتجاه الانخفاض حتى وصل الرقم الهيدروجيني إلى 5، مما أدى إلى ترسيب مركب (3) (الشكل 1). تم جمع الرواسب عن طريق الترشيح، وغسلها جيدا بماء مقطر بارد، وجففت إلى وزن ثابت، ووزنت لتحديد الإنتاجية. تميز المركب بتحليل طيفي FTIR، و1H NMR ، و13C NMR.
تخليق 4,5-ثنائي الفينيل-4H-1,2,4-تريازول-3-ثيول (4)
تم وضع البنزوهيدرازيد (2؛ 5 جرام، 0.037 مول) وفينيلإيزوثيوسيانات (4 مل، 0.037 مول) في قارورة دائرية قاع بسعة 100 مل مزودة بمكثف مبرد بالماء. تم تسخين خليط التفاعل تحت الارتجاع عند درجة حرارة 78 درجة مئوية حتى اكتمال تكوين وسيط الثيوسيميكاربازيد، كما أكد TLC باستخدام n-هكسان/أسيتات الإيثيل (7:3، v/v). ثم أضيف هيدروكسيد البوتاسيوم (2 جرام، 0.036 مول)، مذاب في الإيثانول (20 مل)، واستمر الارتجاع حتى تكوين المركب (4)، كما أكد TLC. تم نقل خليط التفاعل إلى ماء مقطر، وسخن مع تحريك مستمر، ثم تم تحميضه بحمض الهيدروكلوريك المخفف إلى درجة حموضة 5 لترسيب المركب (4) (الشكل 1). تم جمع الراسب عن طريق الترشيح، وغسله جيدا بماء بارد مقطر، وجفف حتى يصل إلى وزن ثابت، وتميز بتحليل طيفي FTIR، 1H NMR، و13C NMR.
تخليق وسطيات بروموا أسيتاميدات 7(a–f)
كل مشتقة أنيلين مستبدلة 5(a–f) (1 معادلة) تم إذابتها في الكلوروفورم وتبريد في حمام جليدي للحفاظ على درجة حرارة التفاعل عند 0–5 °م. تمت إضافة بروميد بروماستيل (6، ≥98٪، 1 معادل) بشكل انخفاضي مع تحريك مستمر. خلال التفاعل، أضيف محلول كربونات الصوديوم المائي بنسبة 18٪ حسب الحاجة للحفاظ على درجة الحموضة بين 9 و10 عن طريق تحييد الحمض الهيدروبروميكي المولد. بعد الانتهاء من إضافة بروميد برومواسيتيل، ترك خليط التفاعل ليسخن إلى درجة حرارة الغرفة وتحريك حتى يؤكد TLC الاستهلاك الكامل للمادة الابتدائية. تم جمع وسطيات بروموا أسيتاميدات 7(a–f) الناتجة عن طريق الترشيح، وغسلها بماء مقطر بارد، وجففت إلى وزن ثابت، واستخدمت مباشرة في الخطوة الصناعية التالية دون تنقية إضافية (الشكل 1).
تخليق مشتقات الأسيتاميد القائمة على التريازول 8(a–c)
تم إذابة مشتق التريازول (4؛ 0.5 جم، 0.002 مول) في N، N-ثنائي ميثيل فوراميد (10 مل) في قارورة ذات قاع دائري بحجم 50 مل. تمت إضافة الوسيط المناسب للبروموأسيتاميد (7a، 7b، أو 7c؛ 0.002 مول، 1 ما يعادل) مع التحريك المستمر، تليه هيدريد الصوديوم (0.05 جم، 0.002 مول) لتعزيز ألكلة S. تم تحريك خليط التفاعل في درجة حرارة الغرفة لمدة 24–48 ساعة، مع مراقبة تقدم التفاعل بواسطة TLC. عند الانتهاء، صب خليط التفاعل في ماء مثلج لتحفيز الهطول. تم جمع الترسيب عن طريق الترشيح، وغسله جيدا بماء بارد، وتجفيفه، ويتميز بتحليل طيفي FTIR، و1H NMR، و13مئوية NMR (الشكل 1).
تخليق مشتقات الأسيتاميد القائمة على الأوكساديازول 9(d–f)
تم إذابة مشتق أوكساديازول (3؛ 0.5 جم، 0.002 مول) في N، N-ثنائي ميثيل فورماميد (10 مل) في قارورة ذات قاع دائري بحجم 50 مل. تمت إضافة الوسيط المقابل للبروموأسيتاميد 7d، 7e، أو 7f (0.002 مول، 1 ما يعادل)، يليه هيدريد الصوديوم (0.05 جم، 0.002 مول) لتسهيل التكلية S. تم تحريك خليط التفاعل في درجة حرارة الغرفة لمدة 24–48 ساعة، مع مراقبة التقدم بواسطة TLC. عند الانتهاء، صب الخليط في ماء مثلج لترسيب المنتج. تم جمع الترسيب عن طريق الترشيح، وغسله جيدا بماء بارد، وتجفيفه، ويتميز بتحليل طيفي FTIR، و1H NMR، و13مئوية NMR (الشكل 1).
اختبار تثبيط α-جلوكوزيداز
تم تقييم نشاط مثبط α-جلوكوزيداز بخلط 50 ميكرولتر من محلول عينة الاختبار مع 100 ميكرولتر من محلول α-جلوكوزيداز (0.35 U/mL) المحضر في محلول فوسفات (pH 6.8). تم حضن خليط التفاعل عند درجة حرارة 37 درجة مئوية لمدة 10 دقائق، ثم أضيف 100 ميكرولتر من 1.5 ملليمولن p-نيتروفينيل-α-D-غلوكبيرانوسيد كركيزة. بعد حضانة إضافية عند 37 درجة مئوية لمدة 20 دقيقة، تم إنهاء التفاعل بإضافة 1 مل من 1 مليون كربونات الصوديوم (Na₂CO₃). تم قياس الامتصاص عند 400 نانومتر14. تم استخدام أكروبوز كعنصر تحكم إيجابي. كان خليط التفاعل بدون مركب الاختبار هو العنصر السلب، بينما استخدم خليط التفاعل بدون الإنزيم كعنصر فارغ.
أجريت جميع التجارب بثلاث نسخ، ويتم التعبير عن النتائج كمتوسط ± انحراف معياري (SD). تم حساب نسبة التثبيط لنشاط α-جلوكوزيداز باستخدام المعادلة التالية(1)14:
(1)
حيث يمثل As امتصاص محلول العينة الاختبارية، وAb هو امتصاص المادة الفارغة للمادة (بدون α-جلوكوزيداز)، وA0 هو امتصاص المادة السالبة (بدون العينة). تم تحديد قيم IC50 من خلال اختبار تركيزات مركبات تتراوح بين 3.125 إلى 100 ميكروموال. تم إجراء تحليل الانحدار غير الخطي باستخدام برنامج رسم بياني قياسي.
اختبار تثبيط اليوريز
تم تحديد نشاط تثبيط اليورياز باستخدام طريقة بيرثيلو المعدلة. تكون خليط التفاعل من 300 ميكرولتر من محلول عينة الاختبار، و200 ميكرولتر من محلول يوريز حبة جاك، و200 ميكرولتر من 25 مللي مول يوريا. تم حضن الخليط في حمام ماء عند درجة حرارة 37 درجة مئوية لمدة 30 دقيقة. بعد الحضانة، أضيف 500 ميكرولتر من محلول مطور اللون يحتوي على 10 جرام/لتر فينول و50 جم/لتر نيتروبروسيد الصوديوم، تليها 500 ميكرولتر من محلول ثان يحتوي على 5٪ (v/v) هيبوكلوريت الصوديوم و5 جرام/لتر هيدروكسيد الصوديوم. ثم تم حضن خليط التفاعل لمدة 15–30 دقيقة إضافية للسماح بتطور اللون.
تم قياس امتصاص المحلول عند 625 نانومتر مقابل كاشف فارغ15. تم استخدام الثيووريا كعنصر تحكم إيجابي، وخليط التفاعل بدون مركب الاختبار كعنصر تحكم سالب، والخليط بدون إنزيم اليوريز كعنصر فراغ. أجريت جميع التجارب بثلاث نسخ (n = 3)، ويتم التعبير عن النتائج كقيم متوسطة ± الانحراف المعياري (S.D.). تم حساب نسبة التثبيط باستخدام الصيغة الرياضية التالية (2)15:
(2)
حيث A0 هو امتصاص الضابط (بدون مثبط) وAs هو امتصاص عينة الاختبار (مع المثبط). تم إجراء رسم بياني وتحليل الانحدار غير الخطي لتحديد قيم IC50 باستخدام برنامج رسم البيانات القياسي.
اختبار ربط BSA
تم دراسة تفاعلات الارتباط بين ألبومين المصل البقري (BSA) والمركبات المصنعة باستخدام مطيافية التبريد الفلوري. تم تحضير محلول مخزون BSA بقوة 10 ميكرومولار في مخزن فوسفات 20 ملليمولار (pH 7.4). لكل تجربة معايرة، تم خلط 1.0 مل من محلول BSA مع 2.0 مل من محلول الفوسفات في كوفيت كوارتز. تم تعديل المحلول بإضافة متتالية بمقدار 5 ميكرولتر أليكوتات من مركب الاختبار (1.5 ملليمولار بالميثانول). تم تسجيل أطياف انبعاث الفلورة على نطاق أطوال موجية من 300–400 نانومتر بعد الإثارة عند 295 نانومتر، مع لوحظة أقصى انبعاث تقريبا عند 336 نانومتر. تم إجراء قياسات التألق باستخدام مطياف فوتومتر فلوري مزود ببرنامج قياسي لاكتساب الفلورة، مع تعيين عرض الإثارة والشق الانبعاثي إلى 10 نانومتر و2.5 نانومتر على التوالي. لتحديد معلمات الارتباط الديناميكي الحراري، بما في ذلك طاقة جيبس الحرة (ΔG)، الإنثالبي (ΔH)، والإنتروبيا (ΔS)، تم تكرار تجارب المعايرة عند 298، 308، و313 كلفن.
للتحقيق في آلية التخميد الفلوري، تم تحليل البيانات التجريبية باستخدام معادلة ستيرن-فولمر (المعادلة 3)16:
(3)
حيث تمثل F0 و F شدات الفلورة لBSA في غياب ووجود جهاز التبريد على التوالي؛ Kq هو ثابت معدل التبريد ثنائي الجزيئي؛ τ0 هو متوسط عمر BSA في غياب جهاز التهدئة؛ KSV هو ثابت التبريد ستيرن-فولمر؛ و[Q] هو تركيز المكبر. تم تحديد ثابت الارتباط (Kb) وعدد مواقع الارتباط (n) لاحقا عن طريق رسم اللوغاريتم المزدوج وفقا للمعادلة (4)16:
(4)
علاوة على ذلك، تم حساب تغير الطاقة الحرة القياسي لجيبس (ΔG°)، وتغير الإنثالبية القياسي (ΔH°)، وتغير الإنتروبيا القياسي (ΔS°) التي تحكم التفاعل المرتبط باستخدام علاقات فان هوف وجيبس-هيلمهولتز المعبر عنها في المعادلتين (5) و(6)17:
ΔG∘ = -RT ln Kb (5)
(6)
حيث R هو ثابت الغاز الشامل وT هو درجة الحرارة المطلقة بالكلفن.
الالتحام الجزيئي
تم إجراء جميع محاكاة النمذجة الجزيئية والالتحام باستخدام مجموعة شرودنغر (واجهة المايسترو)، مع إجراء الالتحام باستخدام وحدة الانزلاق. تم استرجاع البنى البلورية ل α-جلوكوزيداز (معرف PDB: 5NN8) واليورياز (معرف PDB: 4H9M) من بنك بيانات البروتين RCSB. تم إعداد هياكل البروتين باستخدام معالج تحضير البروتين عن طريق إزالة الروابط المتبلورة معا، وجزيئات الماء، والذرات غير المتجانسة غير الأساسية، وإضافة بقايا وحلقات مفقودة، وتعيين ترتيبات الروابط الصحيحة، وإضافة ذرات الهيدروجين القطبية. تم تعيين الحالات البروتينية والتاتوميرية عند درجة حموضة فسيولوجية (7.0 ± 2.0) باستخدام وحدة إبيك. تم تعريض البروتين المحضر لاحقا لتقليل الطاقة المقيد باستخدام مجال القوة OPLS لتخفيف الصدامات الخارجية.
تم إعداد البنى ثنائية الأبعاد للمركبات 3، 4، 8(a–c)، و9(d–f)، مع مثبطات المرجع acarbose وthiourea، باستخدام وحدة LigPrep. تم تحسين ترتيبات الروابط، والكيمياء الفراغية، وحالات التأين عند الرقم الهيدروجيني الفسيولوجي، وتم تقليل تشكيلات الرابطة ثلاثية الأبعاد الناتجة باستخدام مجال القوة OPLS.
تم توليد شبكات المستقبلات باستخدام أداة توليد شبكة المستقبلات، حيث كانت صناديق الشبكة مركزة حول الروابط الأصلية المتبلور لتحديد المواقع النشطة. تم ضبط أبعاد صندوق الشبكة على 25 × 25 × 25 أنجلوست لكلا البروتينين. كانت شبكة اليوريز مركزة عند x = −38.76، y = −44.14، و z = 66.88، بينما كانت شبكة α-جلوكوزيداز مركزة عند x = 21.14، y = −7.56، و z = 24.37.
تم إجراء حسابات الالتحام باستخدام وضع الدقة الفائقة (XP) في Glide مع أخذ عينات مرنة من الليغاند. تم توليد وضعيات ربط متعددة لكل رابط، وتم اختيار الوضعية التي حصلت على أقل درجة التحام في الانزلاق لمزيد من التحليل. تم التحقق من بروتوكول الالتحام عن طريق إعادة تثبيت الليغاندات المتبلور إلى شبكات المستقبلات الخاصة بها. أكدت قيم انحراف متوسط التربيع الجذري (RMSD) البالغة ≤2.0 آنگسوليوم موثوقية وقابلية تكرار بروتوكول الإرساء.
تم تصور تشكيلات الربط للمجمعات المتصلة باستخدام PyMOL (الإصدار 3.1)18. تم تحليل تفاعلات البروتين والليجاند، بما في ذلك الروابط الهيدروجينية، والتلامسات الكارهة للماء، والتفاعلات الكهروستاتيكية، باستخدام Discovery Studio Visualizer19.
تحليل نظرية دالة الكثافة (DFT)
تم إجراء جميع حسابات نظرية دالة الكثافة (DFT) باستخدام Gaussian 09، وتم تصور الهندسة الجزيئية المحسنة والمدارات الجزيئية الحدودية باستخدام GaussView 5. تم تخضع مشتقات الأسيتاميد المعتمدة على الترييازول والأوكساديازول المركبة، 8(a–c) و9(d–f)، لتحسين الهندسة في الطور المائي باستخدام دالة هجينة ثلاثية المعلمات Becke Le–Yang–Parr (B3LYP) بالتزامن مع مجموعة الأساس 6-311+G(d,p)20. تم دمج تأثيرات المذيب باستخدام نموذج الاستمرارية المستقطاب الشبيه بالموصل (CPCM)21. تم إجراء حسابات التردد الاهتزازي لاحقا على نفس مستوى النظرية لتأكيد أن جميع الهياكل المحسنة تتوافق مع الحد الأدنى المحلي الحقيقي على سطح الطاقة الكامنة، كما يتضح من غياب الترددات التخيلية.
لفهم الانتقالات الإلكترونية والاستقرار الحركي للمركبات المصنعة، تم حساب طاقات أعلى محول جزيئي مشغولة (EHOMO) وأدنى مداري جزيئي غير مشغول (ELUMO). تم تحديد فجوة الطاقة المدارية الجزيئية الحدودية (ΔE = ELUMO - EHOMO) لكل مشتقة لتقييم تفاعلها الكيميائي واستقرارها الحركي، مع وجود فجوة طاقة أصغر تشير إلى تفاعلية أعلى.
علاوة على ذلك، تم حساب واصفات التفاعل الكيميائي العالمي — بما في ذلك الصلابة الكيميائية (η)، واللينة (S)، والجهد الكيميائي (μ)، والكهروسالبية (X)، ومؤشر الكهروفيليسيتي (w) — من طاقات المدارات الحدودية باستخدام المعادلات التشغيلية القياسيةالتالية 22:
(7)
(8)
(9)
(10)
تمت مقارنة الخصائص الإلكترونية المحسوبة والواصفات العالمية بشكل منهجي عبر السلسلة لإثبات علاقات البنية والنشاط (SARs) التي تعكس ملفات مثبطات α جلوكوزيداز ويورياس الملحوظة.
بالإضافة إلى ذلك، تم إنشاء وتصور خرائط الجهد الكهروستاتيكي الجزيئي (MESP) باستخدام VESTA لرسم خريطة توزيع الشحنة عبر الأطر الجزيئية المحسنة. سمحت أسطح MESP بتحديد المناطق الكهروفيلية (المفضلة لهجوم نوكليوفيل) والمناطق النيوكليوفيلية (المفضلة للهجوم الكهرومي، الغنية بالإلكترونات). تم ربط هذا التوزيع الكهروستاتيكي للجهد في النهاية بالتفاعلات غير التساهمية المحددة، مثل الروابط الهيدروجينية والتلامسات الكهروستاتيكية، التي لوحظت في محاكاة الالتحام الجزيئي.
تحليل ADME
لتقييم الشبه الدوائي والخصائص الدوائية الحيوية لمشتقات الأسيتاميد المعتمدة على الترييازول والأوكساديازول 8(a–c) و9(d–f)، تم إجراء تحليل في الامتصاص والتوزيع والتمثيل الغذائي والإخراج (ADME). تم توليد تمثيلات نظام إدخال الخط الجزيئي المبسط (SMILES) لجميع المركبات المصنعة، مع مثبطات المرجع acarbose وthiourea، باستخدام حزمة برنامج نمذجة جزيئية وتم تقديمها إلى خادم الويب SwissADMEرقم 23.
شملت المعايير الفيزيائية الكيميائية المحسوبة الوزن الجزيئي (MW)، وحب الدهون (logP)، ومساحة السطح القطبي الطوبولوجية (TPSA)، وعدد مانحي الروابط الهيدروجينية (HBD)، وعدد مستقبلات الروابط الهيدروجينية (HBA)، وعدد الروابط القابلة للدوران (RB).
تم تقييم الخصائص الدوائية من خلال التنبؤ بامتصاص الجهاز الهضمي (GI) ونفاذية الحاجز الدموي-الدماغي (BBB). بالإضافة إلى ذلك، تم تقييم المركبات للامتثال لقاعدة ليبينسكي الخمسة ومعايير مشابهة للدواء أخرى لتقدير توافرها البيولوجي الفموي. وأخيرا، تم حساب درجة الوصول الصناعي (SA) لكل مركب على مقياس يتراوح من 1 (سهل التصنيع) إلى 10 (يصعب تصنيعه جدا). تمت مقارنة ملفات ADME المتوقعة وملفات الشبه الدوائي للمركبات المصنعة مع تلك الخاصة بالمثبطات المرجعية لتقييم إمكاناتها كمرشحين رئيسيين لتطوير الأدوية.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
النتائج
الكيمياء وتوصيف المركبات المصنعة
تم تصنيع مشتقات الأسيتاميد القائمة على التريازول والأوكساديازول المستهدفة وفقا للمسار الصناعي الموضح في الشكل 1. تم الحصول على المركبات المطلوبة بنتائج جيدة إلى ممتازة (69٪–87٪) كصلبة بلورية بيضاء إلى صفراء. تم تأكيد نقائها من خلال TLC، وتحديد نقطة الانصهار، والتحليلات الطيفية. تظهر أطياف الرنين المغناطيسي النووي الممثلة التي تؤكد المجموعات الوظيفية المميزة للمركبات المصنعة في
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
المناقشة
قامت هذه الدراسة بتركيب سلسلة من مشتقات الأسيتاميد القائمة على التريازول والأوكساديازول وقيمت خصائصها البنيوية والبيولوجية والحوسبة والدوائية. أكد التوصيف الطيفي بواسطة HRMS، والتحليل العنصري، والرنين المغناطيسي النووي 1H ، و13C NMR نجاح تخليق الجزيئات المستهدفة. كانت التحولات الكيميائية الملحوظة، وأنماط الترابط، والرنينات الكربونية متوافقة مع البنى المقترحة. أكدت إشارات NH المميزة للأميد، ورنين الميثيلين، وتوزيعات البروتونات العطرية، وإشار...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
الإفصاحات
يصرح المؤلف بعدم وجود تضارب في المصالح
شكر وتقدير
يعرب المؤلف عن تقديره لكلية الصيدلة السريرية بجامعة البها، المملكة العربية السعودية.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
المواد
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| 1-Naphthylamine | Merck | 106148 | أمين أروماتي يستخدم لتحضير النظائر البديلة |
| 2,5-Dimethylaniline | Sigma-Aldrich | D146706 | أمين أروماتي يستخدم في تخليق المشتقات البديلة |
| 3,4-Dimethylaniline | Alfa Aesar | A15416 | أمين أروماتي يستخدم لتحضير النظائر البنيوية |
| Benzoic Acid | Sigma-Aldrich | 242381 | مادة بداية لتخليق وسيطة benzohydrazide |
| Bromoacetyl Bromide | Sigma-Aldrich | B17601 | عامل إلكتروفيلي يستخدم في تخليق وسطاء bromoacetamide |
| Carbon Disulfide | Sigma-Aldrich | 289116 | متفاعل رئيسي لحلقة الأكساديازول |
| Chloroform | Sigma-Aldrich | C2432 | مذيب يستخدم في عمليات الاستخلاص والتنقية |
| Dimethylformamide (DMF) | Sigma-Aldrich | 227056 | مذيب قطبي لا بروتيني يستخدم في تفاعلات الاشتقاق والاستبدال |
| Diphenylamine | Sigma-Aldrich | D23802 | أمين أروماتي يستخدم في تخليق المركبات المشتقة |
| Epik (2022-1) | Schrödinger, LLC | N/A (software) | يستخدم لتوليد حالات تأين الرابط عند درجة حموضة 7.0؛ RRID: N/A |
| Ethanol | Sigma-Aldrich | E7023 | مذيب التفاعل لتكوين الإستر وتكوين الهيدرازيد |
| Ethyl Acetate | Sigma-Aldrich | 270989 | مكون للمرحلة المتنقلة القطبية في تحليل TLC والاستخلاص |
| Gaussian 09, Revision D.01 (Gaussian 09W) | Gaussian, Inc. | N/A (software) | برنامج يستخدم لحسابات DFT (HOMO-LUMO، MESP، واصفات التفاعل العالمية)؛ RRID:SCR_014897 |
| GaussView 5 | Gaussian, Inc., Wallingford, CT, USA | N/A (software) | يستخدم لتصور الهياكل المحسنة وطاقات المدارات؛ RRID: N/A |
| Glide (2022-1) | Schrödinger, LLC | N/A (software) | برنامج الالتحام المستخدم لتوليد شبكة المستقبل والالتحام الجزيئي فائق الدقة (XP)؛ RRID:SCR_000187 |
| GraphPad Prism, version 9 | GraphPad Software, Boston, MA, USA | N/A (software) | يستخدم لتحليل انحدار IC50 والتقييم الإحصائي لبيانات تثبيط الإنزيم؛ RRID:SCR_002798 |
| Hydrazine | Sigma-Aldrich | 225819 | متفاعل يستخدم لتحويل الإستر إلى benzohydrazide |
| L(+)-Glutamine | Sigma-Aldrich | G3126 | متفاعل يستخدم في دراسات التقييم البيولوجي |
| LigPrep (2022-1) | Schrödinger, LLC | N/A (software) | يستخدم لتحسين هيكل الرابط وتوليد المطابقات ثلاثية الأبعاد؛ RRID:SCR_016746 |
| Lithium Hydride | Sigma-Aldrich | 201049 | محفز يستخدم لتنشيط مجموعة الثيول في تفاعلات الاستبدال |
| Maestro (v13.2, Schrödinger Release 2022-1) | Schrödinger, LLC | N/A (software) | مجموعة نمذجة جزيئية تستخدم لتحضير هياكل البروتين/الرابط والتصور؛ RRID:SCR_016748 |
| Methanol | Sigma-Aldrich | 34860 | مذيب يستخدم في التنقية وتحضيرات الفحص البيولوجي |
| n-Hexane | Merck | 104391 | مكون للمرحلة المتنقلة غير القطبية في تحليل TLC |
| OPLS-2005 / OPLS-AA | Schrödinger, LLC | N/A (force field) | مجال القوة المستخدم لتصغير الطاقة لهياكل البروتين والرابط؛ RRID: N/A |
| Phenyl Isothiocyanate | Merck | 807028 | متفاعل يستخدم في تخليق مشتقات ثلاثي الأزول |
| Protein Preparation Wizard (2022-1) | Schrödinger, LLC | N/A (software) | يستخدم لتحسين بنية المستقبل قبل الالتحام؛ RRID:SCR_016749 |
| Sodium Hydroxide | Sigma-Aldrich | 221465 | قاعدة تستخدم لضبط درجة الحموضة وتحييد التفاعل |
| Sulfuric Acid | BDH | 10276 | محفز حمضي يستخدم في خطوة الإستر تحت ظروف الغليان |
| Trimethylamine | Riedel-de Haen | 22129 | قاعدة عضوية تستخدم أثناء تخليق المشتقات البديلة |
| VESTA, version 3.5.8 | Momma & Izumi (developers); freely distributed | N/A (software) | يستخدم لتصور إمكانيات كهروستاتيكية جزيئية (MESP) وخرائط أسطح HOMO-LUMO؛ RRID: N/A |
المراجع
- Siddiqui SZ, et al. BSA binding, molecular docking, and in vitro biological screening of new 1,2,4-triazole heterocycles bearing an azinane nucleus. Pak J Pharm Sci. 2020;33(1):149-160.
- Khalilullah H, Ahsan MJ, Hedaitullah M, Khan S, et al. 1,3,4-Oxadiazole: A biologically active scaffold. Mini Rev Med Chem. 2012;12(8):789-801.
- Wang JJ, Sun W, Jia WD, Bian M, et al. Research progress on the synthesis and pharmacology of 1,3,4-oxadiazole and 1,2,4-oxadiazole derivatives: A mini review. J Enzyme Inhib Med Chem. 2022;37(1):2304-2319.
- Glomb T, Świątek P. Antimicrobial activity of 1,3,4-oxadiazole derivatives. Int J Mol Sci. 2021;22(13):6979.
- Glomb T, Szymankiewicz K, Świątek P. Anti-cancer activity of derivatives of 1,3,4-oxadiazole. Molecules. 2018;23(12):3361.
- Aggarwal R, Sumran G. An insight into the medicinal attributes of 1,2,4-triazoles. Eur J Med Chem. 2020;205:112652.
- Strzelecka M, Świątek P. 1,2,4-Triazoles as important antibacterial agents. Pharmaceuticals (Basel). 2021;14(3):224.
- Kumar S, Khokra SL, Yadav A. Triazole analogues as potential pharmacological agents: A brief review. Future J Pharm Sci. 2021;7(1):106.
- Raza A, et al. Deep learning in drug discovery: A futuristic modality to materialize large datasets for cheminformatics. J Biomol Struct Dyn. 2023;41(18):9177-9192.
- Liu SK, et al. Discovery of new α-glucosidase inhibitors: Structure-based virtual screening and biological evaluation. Front Chem. 2021;9:639279.
- Lebovitz HE. Alpha-glucosidase inhibitors. Endocrinol Metab Clin North Am. 1997;26(3):539-551.
- Rego YF, et al. A review on the development of urease inhibitors as antimicrobial agents against pathogenic bacteria. J Adv Res. 2018;13:69-100.
- Daud S, et al. Design, synthesis, in vitro evaluation, and docking studies of ibuprofen-derived 1,3,4-oxadiazole derivatives as dual α-glucosidase and urease inhibitors. Med Chem Res. 2022;31(2):316-336.
- Chapdelaine P, Tremblay RR, Dubé JY. p-Nitrophenyl-α-D-glucopyranoside as a substrate for measurement of maltase activity in human semen. Clin Chem. 1978;24(2):208-211.
- Manoharan A, et al. N-Acetylcysteine prevents catheter occlusion and inflammation in catheter-associated urinary tract infections by suppressing urease activity. Front Cell Infect Microbiol. 2023;13:1216798.
- Lakowicz JR. Principles of Fluorescence Spectroscopy. 3rd ed. Springer; New York, NY; 2006.
- Atkins P, de Paula J, Keeler J. Atkins' Physical Chemistry. 11th ed. Oxford University Press; Oxford, UK; 2018.
- DeLano WL. PyMOL: An open-source molecular graphics tool. CCP4 Newsl Protein Crystallogr. 2002;40:82-92.
- Discovery Studio Visualizer, Version 2.0. Accelrys Software Inc.; San Diego, CA; 2005.
- Tirado-Rives J, Jorgensen WL. Performance of B3LYP density functional methods for a large set of organic molecules. J Chem Theory Comput. 2008;4(2):297-306.
- Takano Y, Houk KN. Benchmarking the conductor-like polarizable continuum model (CPCM) for aqueous solvation free energies of neutral and ionic organic molecules. J Chem Theory Comput. 2005;1(1):70-77.
- Parr RG, Szentpály LV, Liu S. Electrophilicity index. J Am Chem Soc. 1999;121(9):1922-1924.
- Daina A, Michielin O, Zoete V. SwissADME: A free web tool to evaluate pharmacokinetics, drug-likeness, and medicinal chemistry friendliness of small molecules. Sci Rep. 2017;7(1):42717.
- Wang YN, et al. Synthesis and biological evaluation of triazolones/oxadiazolones as novel urease inhibitors. Bioorg Med Chem. 2024;102:117656.
- Mehdi K, et al. Molecular docking and in vitro studies of synthesized oxadiazole derivatives as urease inhibitors. J Math Fundam Sci. 2025;57(1):1-23.
- Aziz M, et al. Phytochemical, pharmacological, and in silico molecular docking studies of Strobilanthes glutinosus Nees: An unexplored source of bioactive compounds. S Afr J Bot. 2022;147:618-627.
- Khan KM, et al. Biochemical, toxicological, and in silico aspects of Trillium govanianum Wall. ex D. Don (Trilliaceae): A rich source of natural bioactive compounds. Chem Biodivers. 2024;21(1):e202301375.
- Bibi H, et al. Isolation and characterization of bioactive constituents from Withania coagulans Dunal with antioxidant and multifunctional enzyme inhibition potential, supported by docking, molecular dynamics, and DFT studies. RSC Adv. 2025;15(56):48566-48584.
- Khurm M, Guo Y, Wu Q, Zhang X, et al. Conocarpus lancifolius (Combretaceae): Pharmacological effects, LC-ESI-MS/MS profiling and in silico. attributes. Metabolites. 2023;13(7):794.
- Abdo MA, Badawy SA, Fadda AA, Elmorsy MR. Design, synthesis, structural characterization, and antioxidant potential of novel triazole- and oxadiazole-based hydrazide-hydrazone derivatives: spectroscopic, DFT, and molecular docking studies. BMC Chem. 2025;19:192.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.