Афзалиятдиҳии иерархии ҳисоббарории фитохимиёвӣ равиши интихоби номзадҳост, ки ба ҷойи гурӯҳбандии шумораи зиёди пайвастагиҳои табиӣ танҳо аз рӯи як docking score, онҳоро бо филтрҳои ҳисоббарории якдигарро пуркунанда — аз ҷумла омор, докинги молекулавӣ, арзёбии энергияи пайвастшавӣ, пешгӯиҳои фармакокинетикӣ ва заҳролудӣ, чандирии ретсептор, динамикаи молекулавӣ ва дескрипторҳои квантӣ-химиявӣ — марҳила ба марҳила маҳдуд мекунад. Ин таҳқиқот 105 фитохимикали қаблан аз ҷиҳати сохторӣ тавсифшудаи Uvaria chamae-ро нисбат ба системаи гликопротеини вируси Ebola GP1-GP2 ва протеазаи papain-like-и SARS-CoV-2, яъне PLpro, арзёбӣ карда, Proanthocyanidin-ро барои ҳадафи Ebola ва Uvangoletin-ро барои PLpro ҳамчун номзадҳои ҳисоббарорие афзалият додааст, ки метавонанд ба таҳқиқоти минбаъдаи таҷрибавӣ гузаронида шаванд. Таҳқиқот фаъолияти зиддивирусиро дар ҳуҷайра, ҳайвон ё инсон нишон надодааст.
Маҷмӯи ибтидоии маълумот аз 106 метаболити Uvaria chamae иборат буд. Аммо сохтори химиявии пайвастагии joolanin бо сабаби тавсифҳои сохтории номувофиқ дар адабиёти мавҷуда ба таври қатъӣ таъйин карда нашуд; бинобар ин он аз таҳқиқот хориҷ гардида, ҳисобҳо дар 105 пайвастагии аз ҷиҳати сохторӣ тавсифшуда анҷом дода шуданд. Ин пайвастагиҳо флавоноидҳо, ацетогенинҳо, пайвастагиҳои фенолӣ, алкалоидҳо, стеролҳо, терпенҳо, ҷузъҳои равғанҳои эфирӣ ва дигар синфҳои фитохимиёвиро, ки аз реша, поя, барг ва тухм гузориш шудаанд, дар бар мегиранд.
Барои вируси Ebola PDB ID 5F1B истифода шудааст. Ин сохтор барои омӯзиши марҳилаи вуруди вирус пеш аз fusion-и мембрана интихоб шуд, зеро ҳамкории гликопротеини коркардшудаи Ebola-ро бо ретсептори эндосомалии Niemann–Pick C1 (NPC1) ифода мекунад. Барои SARS-CoV-2 протеазаи papain-like PLpro аз PDB ID 7CMD истифода шудааст. PLpro ферменти вирусист, ки ҳам дар коркарди полипротеинҳои вирусӣ ва ҳам дар пахши масунияти модарзодии мизбон тавассути фаъолиятҳои deubiquitination ва deISGylation нақш дорад. Азбаски дар сохтори 7CMD ингибитори ғайриковалентии GRL0617 мавҷуд аст, он барои docking ва муқоисаҳои динамикӣ минтақаи пайвастшавии референсии таҷрибавӣ муайяншударо таъмин мекунад.
Дар таҳлили оморӣ, узви растанӣ ҳамчун муайянкунандаи қавии фаъолияти умумии docking зоҳир нашуд. Барои ҳадафи Ebola 5F1B байни узвҳо фарқи аҳамиятнок пайдо нашуд; барои 7CMD, гарчанде санҷиши Kruskal–Wallis дар маҷмӯъ \(p=0.0316\) дод, пас аз ислоҳи муқоисаҳои сершумори Dunn ягон ҷуфти узв аҳамиятнок боқӣ намонд. Баръакс, таъсири синфи фитохимиёвӣ равшантар буд: флавоноидҳо дар ҳар ду ҳадаф пасттарин, яъне мусоидтарин рангҳои миёнаро доштанд ва фарқи байни флавоноидҳо ва ацетогенинҳо барои 5F1B \(p=0.0002\), барои 7CMD \(p=0.0018\) буд.
Бо вуҷуди ин, таҳқиқот ба хулосаи “реша ва поя аз дигар узвҳо аз ҷиҳати зиддивирусӣ бартарӣ доранд” намеояд. Қисми назарраси номзадҳои инфиродии баландтарингшуда аз реша ва поя гузориш шудаанд; аммо тақсимот дар сатҳи узв аз ҷиҳати оморӣ ба қадри кофӣ ҷудо нашуд. Илова бар ин, азбаски баъзе метаболитҳо дар чанд узви растанӣ мавҷуданд, як пайвастагӣ метавонад ба чанд гурӯҳ саҳм гузорад; ин фарзияи мустақилияти гурӯҳҳоро маҳдуд мекунад.
Дар ҳадафи Ebola GP, Proanthocyanidin дар таҳлили ибтидоии docking-и занҷири GP1 бо XP score = −6,17 kcal/mol ва Prime MM-GBSA = −45,66 kcal/mol профили қавӣ нишон дод. Аммо Proanthocyanidin дар байни ҳамаи номзадҳои Ebola ягона “молекулаи дорои энергияи манфитарин” нест. Масалан, Squamocin дар занҷири GP2 Prime MM-GBSA = −54,86 kcal/mol ва Neoannonin дар таҳлили пурраи GP1-GP2 = −58,35 kcal/mol нишон дод. Сабаби интихоб шудани Proanthocyanidin ба марҳилаи ниҳоӣ ин аст, ки он дар комплекси пурра ва таҳлилҳои алоҳидаи GP1 ва GP2 профили пайвастатар нишон дод, ба таҳлили чандирии ретсептор гузаронида шуд ва дар динамикаи молекулавӣ позаи устувори пайвастшавиро нигоҳ дошт.
Барои SARS-CoV-2 PLpro, XP docking score-и ибтидоии Uvangoletin −6,20 kcal/mol ва арзёбии Prime MM-GBSA −41,69 kcal/mol буд. Пас аз induced-fit docking, docking score то −9,43 kcal/mol беҳтар шуд. Гарчанде IFD score-и Diuvaretin пасттар, яъне мусоидтар — −11,57 kcal/mol — буд, Uvangoletin бо сабаби тавозуни умумии docking, энергияи пайвастшавӣ, ADMET, хусусиятҳои medicinal-chemistry ва ҳамкориҳои нигоҳдошташуда бо боқимондаҳои муҳими PLpro барои динамикаи молекулавӣ интихоб гардид.
Симулятсияҳои 100 ns динамикаи молекулавӣ Proanthocyanidin-ро дар Ebola GP1-GP2 бо Toremifene ва Uvangoletin-ро дар PLpro бо GRL0617 дар як шароити ретсептор муқоиса карданд. Protein backbone RMSD дар чор системаи асосӣ зуд ба плато расид ва drift-и калони сохторӣ мушоҳида нашуд. Бо вуҷуди ин, MM-GBSA-и бар траектория асосёфта нишон дод, ки ингибиторҳои референсӣ дар ҳар ду ҳадаф арзёбиҳои энергияи мусоидтар додаанд: Toremifene −49,7 ± 0,3 kcal/mol, дар ҳоле ки Proanthocyanidin −37,2 ± 0,3 kcal/mol; GRL0617 −33,7 ± 0,2 kcal/mol, дар ҳоле ки Uvangoletin −26,8 ± 0,2 kcal/mol. Аз ин рӯ афзалиятдиҳии номзадҳо ба иддаои “аз ингибитори референсӣ қавитар мепайванданд” асос намеёбад.
Дар таҳлили назарияи функсионали зичӣ (DFT), фосилаи HOMO-LUMO барои Proanthocyanidin 5,37 eV ва барои Uvangoletin 4,81 eV ҳисоб шуд. Манбаъ ин қиматҳоро бо реактивияти пасттари frontier-orbital ва устувории нисбатан баланди электронии дохилӣ мепайвандад. Аммо дескрипторҳои DFT хусусиятҳои электронии лиганди ҷудошударо дар маҳлул ифода мекунанд; affinity-и пайвастшавии protein-ligand-ро чен намекунанд ва ҷойгузини MM-GBSA шуда наметавонанд.
Натиҷаи асосии таҳқиқот анҷом ёфтани кашфи доруи зиддивирусӣ нест, балки нишон додани он аст, ки китобхонаи бузург ва аз ҷиҳати химиявӣ гетерогении маҳсулоти табииро пеш аз гузариш ба санҷишҳои таҷрибавӣ дар се сатҳ — узви растанӣ, синфи фитохимиёвӣ ва метаболити инфиродӣ — систематикӣ афзалият додан мумкин аст. Аз ин рӯ Proanthocyanidin ва Uvangoletin “агентҳои зиддивирусии тасдиқшуда” нестанд, балки номзадҳои ҳисоббарорие мебошанд, ки барои тасдиқи таҷрибавӣ пешниҳод шудаанд.
Чаро ин таҳқиқот омӯзиши самаранокии доруи зиддивирусӣ нест, балки омӯзиши афзалиятдиҳии номзадҳост?
Зеро дар таҳқиқот фаъолияти зиддивирусӣ дар ҳуҷайраҳои сироятшуда бо Ebola ё SARS-CoV-2, viral load, IC50/EC50, цитотоксикӣ, табобати ҳайвон ё натиҷаи клиникӣ чен нашудааст; муҳаққиқон 105 маҳсулоти табииро бо моделҳои ҳисоббарорӣ барои санҷиши таҷрибавӣ маҳдуд карда, дар натиҷаҳои худ Proanthocyanidin ва Uvangoletin-ро “prioritized computational candidates” номидаанд.
Чӣ гуна ба 105 пайвастагӣ расиданд?
Маҷмӯи маълумоти химиявии таҳқиқот аз маҷмӯи муфассали фитохимияи Uvaria chamae, ки гурӯҳи муаллифон қаблан нашр карда буд, гирифта шудааст. Ин маҷмӯъ аз ҷустуҷӯҳои PubMed, Scopus, ScienceDirect ва Google Scholar ҷамъ оварда шуда, танҳо пайвастагиҳое нигоҳ дошта шуданд, ки ҷудокунии онҳо аз Uvaria chamae ё тавсифи боэътимоди сохториашон гузориш шудааст.
Дар ибтидо:
\[ N_{\mathrm{başlangıç}}=106 \]
фитохимикал мавҷуд буд. Азбаски сохтори Joolanin дар адабиёт пайваста муайян карда нашуд:
\[ N_{\mathrm{analiz}}=105 \]
фитохимикал ба ҳисоб ворид гардид.
Ин шумораи 105 натиҷаи экстраксияи нави лабораторӣ нест; он китобхонаи ҳисоббарории молекулаҳоест, ки сохторашон дар адабиёти қаблии фитохимиёвӣ тавсиф шудааст.
Лигандҳо чӣ гуна омода шуданд?
Сохторҳои сеченакаи лигандҳо ҳангоми имкон аз PubChem гирифта шуда, бо LigPrep дар Schrödinger Suite v2025-1 омода шуданд. Марҳилаи омодасозӣ кам кардани энергия, санҷиши стереохимия, тавлиди ҳолатҳои ионизатсия дар диапазони pH 7,4 ± 2,0 барои ифодаи шароити физиологӣ ва оптимизатсияи геометрия бо force field-и OPLS4-ро дар бар мегирифт.
Ин раванд муҳим аст, зеро алгоритми docking на танҳо формулаи дученакаи химиявии молекула, балки ҳолати мушаххаси protonation, стереохимия ва конформатсияи сеченакаро истифода мебарад. Аз ин рӯ омодасозии лиганд марҳилаи методиест, ки ба score-ҳои энергияи минбаъда мустақим таъсир мерасонад.
Чаро Ebola GP1-GP2 ва SARS-CoV-2 PLpro ҳамчун ду ҳадафи гуногун интихоб шуданд?
Ин ду ҳадаф марҳилаҳои гуногуни давраи ҳаёти вирусро ифода мекунанд: 5F1B барои арзёбии марҳилаи эндосомалии вуруд ва fusion-и гликопротеини Ebola, ки бо NPC1 вобаста аст, интихоб шуд; PLpro дар 7CMD бошад барои арзёбии номзадҳои пайвастшавии ҳисоббарорӣ нисбат ба коркарди сафедаҳои вирусӣ ва механизмҳои гурези иммунии SARS-CoV-2.
Ҳадафи Ebola: PDB 5F1B
5F1B контексти сохториро ифода мекунад, ки дар он primed гликопротеини вируси Ebola бо ретсептори эндосомалии Niemann-Pick C1 ҳамкорӣ мекунад. Ин ҳамкорӣ марҳилаи муҳимест, ки пеш аз fusion-и мембрана ва ворид шудани геноми вирус ба ҳуҷайра рух медиҳад.
Азбаски дар сохтори 5F1B молекулаи хурди мувофиқи co-crystallized барои тасдиқи docking мавҷуд набуд, муҳаққиқон ҷайби пайвастшавиро бо SiteMap пешгӯӣ карданд. Координатаҳои маркази grid, ки аз ҷайби баландтарин рейтинг сохта шуданд:
| Параметр | Қимат |
|---|---|
| X | 41,59 |
| Y | −26,42 |
| Z | −296,34 |
| DScore | 1,092 |
| SiteScore | 1,027 |
| Ҳаҷми ҷайб | 338,198 ų |
Ҳамин координатаҳои grid барои қобили муқоиса будан дар таҳлилҳои сохтории марбут ба 5F1B нигоҳ дошта шуданд.
Ҳадафи SARS-CoV-2: PLpro, PDB 7CMD
Азбаски дар сохтори кристаллии 7CMD ингибитори ғайриковалентии GRL0617 мавҷуд аст, docking grid мустақиман ба минтақаи пайвастшавии ҳамин лиганд марказонида шуд:
\[ X=-34.22,\qquad Y=-11.63,\qquad Z=-30.06 \]
Барои санҷидани он ки протоколи docking метавонад сохтори кристалии худро дубора истеҳсол кунад, co-crystallized ligand аз нав dock карда шуд. RMSD байни позаи кристаллӣ ва позаи пешгӯишуда:
\[ \mathrm{RMSD}=0.24~\text{\AA} \]
ба даст омад. Таҳқиқот ин фарқи хурдро ҳамчун тасдиқи он истифода мекунад, ки протоколи docking-и 7CMD метавонад позаи пайвастшавиро бозсозӣ кунад.
Docking, MM-GBSA, IFD, ADMET, динамикаи молекулавӣ ва DFT чӣ гуна маълумоти гуногун медиҳанд?
Docking позаи эҳтимолии пайвастшавӣ ва score-и ибтидоиро, Prime MM-GBSA арзёбии энергияи комплекси статикӣ, ADMET пешгӯиҳои қобилияти рушд ва фармакокинетикӣ, induced-fit docking чандирии маҳаллии ретсептор, динамикаи молекулавӣ рафтори позаи пайвастшавиро дар тӯли вақт, trajectory MM-GBSA муқоисаи энергияи номзад–референсро дар ҳамон ретсептор ва DFT хусусиятҳои реактивияти электронии лиганди ҷудошударо арзёбӣ мекунад; ин ченакҳо якдигарро иваз намекунанд.
1. Филтркунии оморӣ чӣ кор кард?
XP docking score-ҳо аввал аз рӯи узви растанӣ, ки пайвастагӣ аз он гирифта шудааст, ва синфи фитохимиёвӣ гурӯҳбандӣ шуданд. Азбаски ҳамаи маълумот ба тақсимоти нормалӣ мувофиқ набуд, пас аз санҷиши нормалии Shapiro-Wilk санҷиши ғайрипараметрии Kruskal-Wallis ва дар ҳолати пайдо шудани аҳамиятнокӣ санҷиши муқоисаҳои сершумори Dunn истифода шуд.
Ҳадди аҳамиятнокии оморӣ:
\[ p<0.05 \]
муайян карда шуд.
| Ҳадаф | Узв | N | Ранги миёна | Санҷиши умумӣ |
|---|---|---|---|---|
| 5F1B | Реша | 32 | 62,73 | p > 0,05 |
| 5F1B | Барг | 64 | 59,98 | |
| 5F1B | Поя | 17 | 46,56 | |
| 5F1B | Тухм | 6 | 83,75 | |
| 7CMD | Реша | 28 | 47,34 | p = 0,0316; пас аз Dunn ҷуфти аҳамиятноки узв нест |
| 7CMD | Барг | 64 | 64,27 | |
| 7CMD | Поя | 17 | 43,38 | |
| 7CMD | Тухм | 4 | 66,13 |
Ранги миёнаи пасттар одатан ба docking score-ҳои мусоидтар мувофиқ аст. Бо вуҷуди ин, тафсири натиҷаҳои узв маҳдуд аст. Азбаски баъзе метаболитҳо дар чанд узв гузориш шудаанд, ҳамон як молекула метавонад ба чанд гурӯҳ дохил шавад; ин мустақилияти пурраи омории гурӯҳҳоро маҳдуд мекунад.
Натиҷаҳои синфҳои фитохимиёвӣ
| Ҳадаф | Муқоиса | p-и ислоҳшуда | Натиҷа |
|---|---|---|---|
| 5F1B | Флавоноидҳо – Ацетогенинҳо | 0,0002 | Флавоноидҳо мусоидтар ранг гирифтанд |
| 5F1B | Флавоноидҳо – гурӯҳи равғанҳои эфирӣ/стеролҳо/терпенҳо | 0,0262 | Флавоноидҳо мусоидтар ранг гирифтанд |
| 7CMD | Флавоноидҳо – Ацетогенинҳо | 0,0018 | Флавоноидҳо мусоидтар ранг гирифтанд |
| 7CMD | Флавоноидҳо – гурӯҳи равғанҳои эфирӣ/стеролҳо/терпенҳо | <0,0001 | Флавоноидҳо мусоидтар ранг гирифтанд |
Ранги миёнаи флавоноидҳо барои 5F1B 20,82 ва барои 7CMD 13,09 аст. Манбаъ муҳокима мекунад, ки системаи ароматӣ ва гурӯҳҳои сершумори гидроксил дар скелети флавоноид метавонанд барои пайвандҳои гидрогенӣ, π-ҳамкориҳо ва тамосҳои гидрофобӣ мусоид бошанд. Аммо муаллифон инчунин қайд мекунанд, ки docking scoring functions метавонанд ба сохторҳои ароматии полигидроксилшуда бартарии систематикӣ диҳанд. Аз ин рӯ фарқи синфҳо далели таҷрибавии фаъолияти воқеии зиддивирусӣ нест.
2. Glide XP docking чиро чен мекунад?
Docking пешгӯӣ мекунад, ки лиганд дар ҷайби интихобшудаи пайвастшавии сафедаи ҳадаф кадом позаҳои геометриро гирифта метавонад ва ин позаҳо дар scoring function-и истифодашуда то чӣ андоза мусоиданд. XP docking score-и манфитар дар модели истифодашуда ҳамкории пешгӯишудаи мусоидтарро ифода мекунад; аммо docking score константаи таҷрибавии пайвастшавӣ нест.
3. Чаро Prime MM-GBSA пас аз docking истифода шуд?
Ба scoring function-и содашудаи docking илова шуда, Prime MM-GBSA бо force field-и OPLS4 ва модели implicit-solvation-и VSGB 2.0 арзёбии энергияи комплексҳои protein-ligand-ро аз нав санҷид. Ин марҳила барои ҷудо кардани номзадҳое кӯмак мекунад, ки docking score-и хуб доранд, аммо дар ҳисоби муфассалтари энергия заиф мешаванд.
| Ҳадаф / сохтор | Номзад | Узви манбаъ | Синф | XP score (kcal/mol) | Prime MM-GBSA (kcal/mol) |
|---|---|---|---|---|---|
| 5F1B GP1 | Proanthocyanidin | Реша | Фенолӣ | −6,17 | −45,66 |
| 5F1B GP2 | Squamocin | Реша, тухм | Ацетогенин | −4,94 | −54,86 |
| 5F1B GP1-GP2 | Neoannonin | Реша | Ацетогенин | −5,84 | −58,35 |
| 5F1B GP1-GP2 | Chametin/Chamanetin | Поя, реша | Флавоноид | −7,53 | −45,43 |
| 7CMD | O,O-Dimethylcoclaurine | Барг | Алкалоид | −4,68 | −55,42 |
| 7CMD | Diuvaretin | Поя, реша | Флавоноид | −5,97 | −48,04 |
| 7CMD | Uvaretin | Поя, реша | Флавоноид | −5,46 | −47,52 |
| 7CMD | Uvangoletin | Реша | Флавоноид | −6,20 | −41,69 |
Ҷадвал равшан нишон медиҳад, ки интихоби якмарҳилагии “манфитарин MM-GBSA = номзади ниҳоӣ” анҷом нашудааст. Гарчанде Neoannonin ва O,O-Dimethylcoclaurine дар баъзе меъёрҳои энергетикӣ мусоидтар менамоянд, номзадҳои ниҳоии MD аз рӯи мутобиқати умумии ҳамаи филтрҳо интихоб шудаанд.
4. Пешгӯии ADMET чиро арзёбӣ мекунад?
ADMET аз ҳарфҳои аввали absorption, distribution, metabolism, excretion ва toxicity сохта шудааст. Дар таҳқиқот модели амиқи бисёрвазифагии DMPNN-и ADMETlab 3.0 истифода шуда, permeability, plasma-protein binding, distribution, blood-brain barrier, CYP interactions, clearance, half-life ва endpoint-ҳои гуногуни toxicity барои шаш номзади афзалиятнок ба таври ҳисоббарорӣ пешгӯӣ шуданд.
Тибқи натиҷаҳои манбаъ, флавоноидҳо одатан plasma-protein binding-и баланд ва blood-brain-barrier penetration-и маҳдудро нишон доданд. Neoannonin баландтарин predicted volume of distribution ва Proanthocyanidin пасттарин membrane permeability-ро нишон дод. Барои чанд номзад cytochrome P450 interactions пешгӯӣ шуданд.
Муаллифон қайд мекунанд, ки ҳеҷ яке аз шаш номзад дар ин марҳилаи ҳисоббарорӣ “prohibitive toxicity profile”-е нишон надод, ки хориҷкунии бевоситаро талаб кунад. Ин ибора маънои онро надорад, ки шаш пайвастагӣ таҷрибавӣ бехатар ё ғайризаҳрнок нишон дода шудаанд. Натиҷаҳои ADMETlab пешгӯиҳои моделанд; дар Ҷадвали 5-и манбаъ бисёр endpoint-ҳои таснифотӣ танҳо ҳамчун эҳтимолияти модел дода шудаанд.
Профилҳои medicinal-chemistry
| Номзад | Вазни молекулавӣ | TPSA | QED | Lipinski | Golden Triangle | Огоҳии PAINS |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Uvangoletin | 272,10 | 66,76 | 0,821 | Қабул | Қабул | 0 |
| Diuvaretin | 484,19 | 107,22 | 0,233 | Қабул | Қабул | 0 |
| O,O-Dimethylcoclaurine | 313,17 | 39,72 | 0,920 | Қабул | Қабул | 0 |
| Neoannonin | 578,45 | 85,22 | 0,094 | Рад | Рад | 0 |
| Chametin/Chamanetin | 362,12 | 86,99 | 0,653 | Қабул | Қабул | 0 |
| Proanthocyanidin | 592,16 | 209,76 | 0,167 | Рад | Рад | 0 |
Манбаъ махсусан баррасӣ мекунад, ки Proanthocyanidin бо сабаби вазни баланди молекулавӣ, сатҳи баланди полярӣ, шумораи зиёди гурӯҳҳои donor/acceptor-и пайванди гидрогенӣ ва predicted permeability-и паст барои рушди мустақими oral маҳдуд аст. Аз ин рӯ онро ба ҷойи “номзади дору” беҳтар аст ҳамчун scaffold-и биологӣ фаъол, probe-и механистӣ ё номзаде, ки оптимизатсияи фармасевтиро талаб мекунад, тафсир кард.
5. Induced-fit docking чӣ илова кард?
Дар ҳоле ки docking-и стандартӣ аксаран сохтори нисбатан собити ретсепторро истифода мебарад, induced-fit docking иҷозат медиҳад, ки дар баробари лиганд занҷирҳои паҳлӯии сафедаҳои наздик дар ҷайби пайвастшавӣ низ аз нав танзим шаванд. Ҳамин тавр мувофиқ шудани лиганд ба ҷайб дар шароити чандирии маҳаллии сафеда аз нав арзёбӣ мешавад.
| Ҳадаф | Номзад | Docking score-и аввал | IFD score | Шумораи пайванди гидрогенӣ |
|---|---|---|---|---|
| 5F1B GP1 | Proanthocyanidin | −6,17 | −7,43 | 8 |
| 7CMD | O,O-Dimethylcoclaurine | −4,68 | −7,98 | 3 |
| 7CMD | Diuvaretin | −5,97 | −11,57 | 5 |
| 7CMD | Uvangoletin | −6,20 | −9,43 | 4 |
Пас аз IFD, Proanthocyanidin шабакаи зичи иборат аз ҳашт пайванди гидрогенӣ бо боқимондаҳое монанди GLU71, ASN69, GLU103, TRP104, ARG136 ва GLU106 ташкил кард. Uvangoletin бошад бо LEU162, TYR264, GLY163 ва GLN269 чор пайванди гидрогенӣ нишон дод.
Ҳудуди IFD-и 5F1B: Манбаъ равшан мегӯяд, ки протоколи IFD-ро ба комплекси пурраи multichain GP1-GP2 татбиқ карда натавонист. Азбаски Neoannonin ва Chametin/Chamanetin махсус аз минтақаи interface байни ду занҷир интихоб шудаанд, интиқоли ин лигандҳо ба як занҷири ҷудошуда муҳити пайвастшавиро тағйир медод. Proanthocyanidin бошад дар комплекси пурра ва таҳлилҳои занҷири ҷудогона пайвастатар рафтор кард ва аз ин рӯ ба омӯзиши чандирии ретсептор гузаронида шуд.
Фарқи аломати Ҷадвали 7 дар дохили манбаъ: Барои Uvangoletin дар ҳуҷайраи \(\Delta G_{\rm IFD}\)-и Ҷадвали 7 \(+41.69\) навишта шудааст. Баръакс, хулоса, Ҷадвали 4 ва матни натиҷа Prime MM-GBSA-ро \(-41.69~\mathrm{kcal/mol}\) медиҳанд. Verianla ин ду сабтро ба як ислоҳи хомӯшона табдил намедиҳад.
Симулятсияи 100 ns динамикаи молекулавӣ чиро нишон медиҳад ва чиро нишон намедиҳад?
Динамикаи молекулавии 100 ns дар ин таҳқиқот нишон медиҳад, ки позаҳои ҳисоббарории пайвастшавӣ дар муҳити explicit-water дар тӯли вақт аз ҷиҳати сохторӣ нигоҳ дошта мешаванд ё не ва номзадҳо нисбат ба ингибиторҳои референсӣ дар ҳамон ретсептор чӣ гуна рафтор мекунанд; он фаъолияти зиддивирусӣ, биодастрасӣ ё муваффақияти табобатро мустақиман нишон намедиҳад.
Системаи динамикаи молекулавӣ чӣ гуна сохта шуд?
| Параметр | Қимати истифодашуда дар манбаъ |
|---|---|
| Муҳаррики MD | GROMACS 2025.4, ScientiFlow pipeline |
| Force field-и сафеда | AMBER99SB-ILDN |
| Force field-и лиганд | GAFF2, ACPYPE |
| Зарядҳои қисмии лиганд | GFN2-xTB |
| Модели об | TIP3P explicit water |
| Қуттӣ | Rhombic dodecahedral, solute–boundary ҳадди ақал 1,0 nm |
| Минимизатсияи энергия | Ҳадди аксар 50.000 қадами steepest-descent ё \(F_{\max}<1000\) kJ·mol−1·nm−1 |
| NVT | 100 ps, 300 K, V-rescale, \(\tau_T=0.1\) ps |
| NPT | 100 ps, 300 K, 1 bar, Parrinello-Rahman, \(\tau_P=2.0\) ps |
| Фишорпазирӣ | \(4.5\times10^{-5}\) bar−1 |
| Қадами вақт | 2 fs |
| Маҳдудияти пайванди гидрогенӣ | LINCS |
| Электростатикаи дурмасофа | Particle Mesh Ewald, 4. дараҷа interpolation, grid 0,16 nm |
| Coulomb/vdW cutoff | 1,2 nm |
| vdW force-switch | 1,0–1,2 nm |
| Давомнокии Production | 100 ns |
| Фосилаи сабти траектория | 50 ps |
| Шумораи умумии кадр | 2001 frame/trajectory |
Панҷ системаи solvated симулятсия шуданд. Муқоисаҳои асосӣ чор комплександ: Uvangoletin–PLpro, GRL0617–PLpro, Proanthocyanidin–GP1-GP2 ва Toremifene–GP1-GP2. Системаи панҷум системаи назоратӣ мебошад, ки дар он Proanthocyanidin ба зервоҳиди ҷудошудаи GP1 пайваст шудааст ва тафсилоташ дар Supplementary Material гузориш шудааст.
RMSD чист?
Root mean square deviation (RMSD) дар тӯли симулятсия каҷшавии миёнаи фазоии гурӯҳи атомҳоро нисбат ба сохтори референсӣ пайгирӣ мекунад. Ба минтақаи муайян расидани Protein-backbone RMSD ва бе назорат баланд нашудани он барои арзёбии набудани drift-и сохтории калон истифода мешавад. Таҳқиқот гузориш медиҳад, ки ҳамаи чор комплекси асосӣ дар тақрибан 10 ns аввали симулятсия ба минтақаи плато гузаштаанд.
| Комплекс | Protein backbone RMSD (nm) | Ligand RMSD — ислоҳшуда (nm) | Rg (nm) | Миёнаи H-bond |
|---|---|---|---|---|
| Uvangoletin–PLpro | 0,25 ± 0,04 | 0,278 ± 0,111 | 2,36 ± 0,02 | 1,6 |
| GRL0617–PLpro | 0,19 ± 0,03 | 0,176 ± 0,066 | 2,39 ± 0,02 | 1,1 |
| Proanthocyanidin–GP1-GP2 | 0,30 ± 0,04 | 0,175 ± 0,042 | 1,90 ± 0,02 | 1,4 |
| Toremifene–GP1-GP2 | 0,34 ± 0,04 | 0,467 ± 0,156 | 1,87 ± 0,02 | 1,3 |
Чаро RMSD-и лиганди Uvangoletin аз нав ҳисоб карда шуд?
Манбаъ дар таҳлили automated ligand-RMSD муайян кард, ки ба сабаби тасвир шудани Uvangoletin ба simulation box-и ҳамсоя дар шароити марзҳои даврӣ, аз кадри аввал RMSD-и сунъӣ баланд ва тақрибан собит пайдо шудааст. Муҳаққиқон аз snapshot-ҳои траектория сафеда ва лигандро дубора якҷо карданд, ҳар кадрро бо Kabsch fit аз рӯи protein backbone ба кадри аввал ҳамоҳанг сохтанд ва RMSD-и heavy-atom-и лигандро аз нав ҳисоб карданд.
RMSD-и ислоҳшудаи лиганди Uvangoletin:
\[ 0.278\pm0.111~\mathrm{nm} \]
ба даст омад. Барои GRL0617:
\[ 0.176\pm0.066~\mathrm{nm} \]
ёфт шуд.
Uvangoletin тақрибан байни 45–65 ns ҳаракатноктар буд ва дар 64 ns ба ҳадди аксари тақрибан 0,58 nm расид. Аммо ин ҳаракат ҳамчун хориҷ шудани лиганд аз ҷайб тафсир нашуд; пайванди гидрогении GLN269 дар 92 фоизи кадрҳои таҳлилшуда нигоҳ дошта шуд.
RMSF ва radius of gyration чиро мегӯянд?
RMSF ҳаракатнокии боқимондаҳои алоҳидаи сафедаро дар тӯли вақт арзёбӣ мекунад. Манбаъ гузориш медиҳад, ки RMSF-и миёна дар чор система тақрибан 0,11–0,15 nm буд ва боқимондаҳои ҷайби пайвастшавӣ нисбат ба минтақаҳои loop-и рӯйизаминӣ камтар тағйир ёфтанд.
Radius of gyration компактии тақсимоти атомҳои сафедаро нисбат ба маркази масса пайгирӣ мекунад. Устувор мондани қиматҳои Rg-и чор комплекс дар тӯли симулятсия ҳамчун набудани кушодашавӣ ё фурӯпошии калонмиқёси сафедаҳо тафсир шуд.
SASA чӣ буд?
Solvent-accessible surface area сатҳи дастраси комплекси сафедаро барои ҳалкунанда пайгирӣ мекунад. Манбаъ мегӯяд, ки SASA дар ҳамаи системаҳо тақрибан собит монд ва пайвастшавии лиганд дар сафедаҳо кушодашавии калони сатҳ ё бозсозии сохторӣ ба вуҷуд наовард.
DSSP чиро санҷид?
Таҳлили DSSP нигоҳ доштани α-helix, β-sheet ва дигар унсурҳои сохтори дуюмдараҷаи сафедаҳоро дар тӯли траектория пайгирӣ кард. Дар ҳамаи чор система сохторҳои α-helix ва β-sheet умуман нигоҳ дошта шуданд; танҳо дар шумораи маҳдуди минтақаҳои loop гузаришҳои хурд дида шуданд.
Trajectory MM-GBSA чӣ гуна татбиқ шуд?
Ҳисобҳои MM-GBSA дар кадрҳое, ки бо фосилаҳои баробар аз 20 ns охири trajectory-ҳои production интихоб шудаанд:
\[ N=201 \]
анҷом дода шуданд.
Шартҳои асосии истифодашуда:
- gmx_MMPBSA v1.6.4 ва MMPBSA.py v16.0,
- модели OBC2 Generalized Born, \(igb=5\),
- mbondi2 intrinsic radii,
- 0,150 M implicit salt concentration,
- 298,15 K,
- LCPO-based solvent-accessible surface area барои nonpolar solvation.
Энтропияи конфигуратсионӣ ҳисоб карда нашуд. Аз ин рӯ манбаъ қиматҳои умумиро на ҳамчун энергияҳои мутлақи таҷрибавии озоди пайвастшавӣ, балки ҳамчун арзёбиҳои самараноки MM-GBSA-и enthalpy-weighted барои муқоисаи нисбии номзад ва референс дар ҳамон ретсептор тафсир мекунад.
| Ҳадаф | Лиганд | MM-GBSA (kcal/mol) | Ҳудуди тафсир |
|---|---|---|---|
| Ebola GP1-GP2 | Proanthocyanidin | −37,2 ± 0,3 | Бо Toremifene дар ҳамон ретсептор муқоиса мешавад |
| Ebola GP1-GP2 | Toremifene | −49,7 ± 0,3 | Референс арзёбии энергияи манфитар дод |
| SARS-CoV-2 PLpro | Uvangoletin | −26,8 ± 0,2 | Бо GRL0617 дар ҳамон ретсептор муқоиса мешавад |
| SARS-CoV-2 PLpro | GRL0617 | −33,7 ± 0,2 | Референс арзёбии энергияи манфитар дод |
Дар ҷуфти Ebola, Toremifene компоненти хеле қавии мусоиди электростатикӣ:
\[ -142.9~\mathrm{kcal/mol} \]
нишон дод, аммо ин бартарӣ бо компоненти калони номусоиди polar desolvation:
\[ +150.9~\mathrm{kcal/mol} \]
ба таври назаррас мувозинат шуд. Саҳми электростатикии Proanthocyanidin −15,1 kcal/mol, ҷазои polar desolvation +31,1 kcal/mol ва саҳми van der Waals −46,6 kcal/mol гузориш шудааст.
Дар ҷуфти PLpro, манбаи асосии фарқи 6,9 kcal/mol байни GRL0617 ва Uvangoletin компоненти van der Waals аст:
\[ -38.0~\mathrm{kcal/mol} \quad\text{ve}\quad -30.7~\mathrm{kcal/mol}. \]
Саҳми электростатикӣ барои Uvangoletin каме мусоидтар аст:
\[ -20.6~\mathrm{kcal/mol} \]
ва барои GRL0617:
\[ -16.1~\mathrm{kcal/mol}. \]
Ҳамкориҳои устувори protein-ligand
| Лиганд | Боқимонда / ҳамкорӣ | Ишғоли траектория |
|---|---|---|
| Uvangoletin | Пайванди гидрогении GLN269 | %92 |
| Uvangoletin | Тамоси гидрофобии TYR264 | %76 |
| Uvangoletin | Тамоси гидрофобии PRO248 | %52 |
| Uvangoletin | Тамоси гидрофобии TYR268 | %44 |
| Uvangoletin | Пайванди гидрогении ASP164 | %44 |
| Proanthocyanidin | Пайванди гидрогении GLN551, GP2 | %88 |
| Proanthocyanidin | Пайванди гидрогении ASN40, GP1 | %76 |
| Proanthocyanidin | Тамоси гидрофобии TYR517 | %80 |
| Proanthocyanidin | Тамоси гидрофобии VAL66 | %72 |
| Proanthocyanidin | Тамоси гидрофобии PRO187 | %68 |
Ҳамкориҳое, ки Uvangoletin дар атрофи TYR264, TYR268, GLN269 ва PRO247/248 нигоҳ дошт, дар манбаъ бо сохтори маълуми зержайби BL2, ки GRL0617 дар он мепайвандад, алоқаманд карда мешавад. Муҳаққиқон ин монандиро ҳамчун гипотезаи сохтории аз ҷиҳати механистӣ маънодор тафсир мекунанд. Аммо манбаъ равшан мегӯяд, ки ин далели таҷрибавии ингибицияи фермент нест.
Proanthocyanidin дар минтақаи interface-и GP1-GP2 стратегияи химиявии аз Toremifene фарқкунандаро истифода бурд. Дар ҳоле ки Proanthocyanidin шабакаи паҳншудаи тамосҳои гидрофобӣ ва пайвандҳои гидрогенӣ нишон дод, Toremifene тавассути амини сеюмдараҷаи протоншудааш бо GP2 GLU523 дар 60 фоизи кадрҳо пули намакӣ ташкил кард.
DCCM чиро чен мекунад?
Dynamic cross-correlation matrix (DCCM) арзёбӣ мекунад, ки ҳаракатҳои боқимондаҳои сафеда якҷо дар як самт, дар самти муқобил ё мустақилона аз ҳамдигар рух медиҳанд. Манбаъ блокҳои 3 × 3 Cartesian covariance-ро:
\[ \frac{C_{ij}} {\sqrt{C_{ii}C_{jj}}} \]
нормализатсия кардааст.
Дар PLpro фарқи ҳаракати коллективӣ байни Uvangoletin ва GRL0617 хурд аст: mean absolute deviation дар ҷуфтҳои off-diagonal боқимонда 0,107 ва танҳо 2,4 фоизи ҷуфтҳо аз 0,3 зиёданд.
Дар системаи Ebola GP1-GP2 фарқи динамикии номзад–референс калонтар аст: mean absolute deviation 0,178; 18,7 фоизи ҷуфтҳо аз 0,3 ва 3,9 фоиз аз 0,5 зиёданд. Фарқҳо махсусан дар атрофи GP2 ва interface-и GP1-GP2 ҷамъ шудаанд. Манбаъ инро на ҳамчун аз даст рафтани сохтори дуюмдараҷа, балки ҳамчун бозтақсимшавии dynamic coupling байни сегментҳо тафсир мекунад.
Манзараи энергияи озод чӣ гуна ҳисоб шуд?
Манбаъ манзараи энергияи озодро аз probability density дар ду backbone principal component-и аввал бо робитаи:
\[ \Delta G = -k_B T \ln \left( \frac{P}{P_{\max}} \right) \]
ҳисоб кард.
Дар ин ҷо \(k_B\) доимии Boltzmann, \(T=298.15\) K ҳарорат, \(P\) зичии эҳтимолият дар минтақаи муайяни PC1-PC2 ва \(P_{\max}\) зичии максималии эҳтимолият мебошад. Минтақаҳои пасттарини \(\Delta G\) ҳавзаҳои конформатсионии энергияи озоди пастро, ки траектория бештар намуна мегирад, ифода мекунанд.
Дар contour-и 2 kJ/mol, траекторияи PLpro–GRL0617 бо 71 фоиз ва траекторияи Uvangoletin бо 50 фоиз дар як ҳавзаи бартаридошта қарор дошт. Барои Uvangoletin минимуми дуюмдараҷа аз минимуми асосӣ 3,12 kJ/mol баландтар аст ва танҳо аз кадрҳои 23 ns аввал иборат мебошад; манбаъ онро ҳолати ибтидоие мешуморад, ки ҳангоми equilibration тарк шудааст.
Дар системаи Ebola ҳар ду комплекс ду ҳавза нишон дод. Ҳавзаи дуюмдараҷаи Toremifene аз минимуми глобалӣ 1,35 kJ/mol баландтар буда, байни 16–42 ns дида шуд. Ду ҳавзаи Proanthocyanidin танҳо 0,76 kJ/mol фарқ доштанд ва қариб баробари энергия буданд; гузариш тақрибан дар 51 ns рух дод. Ҳамзамон паст мондани ligand RMSD-и Proanthocyanidin чунин тафсир шуд, ки сафеда дар атрофи позаи пайвастшавие, ки лиганд тарк накардааст, аз нав ташкил шудааст.
Манбаъ ин манзараҳои энергияи озодро ба компонентҳои энталпия ҷудо накардааст. Энергияи потенсиалии solvated simulation box бо PC1/PC2 қариб робита надорад:
\[ R^2=0.0004. \]
Аз ин рӯ манбаъ мегӯяд, ки чунин ҷудокунӣ бештар флуктуатсияҳои ҳалкунандаро инъикос мекард, на энергияи озоди конформатсионӣ.
Residue-level MM-GBSA чиро нишон дод?
| Лиганд | Боқимонда | Саҳми энергия (kcal/mol) |
|---|---|---|
| Uvangoletin | TYR268 | −2,94 |
| Uvangoletin | TYR264 | −2,21 |
| Uvangoletin | GLN269 | −1,72 |
| GRL0617 | TYR268 | −4,19 |
| GRL0617 | GLN269 | −2,50 |
| Proanthocyanidin | PRO187 | −2,60 |
| Proanthocyanidin | MET548, GP2 | −2,30 |
| Proanthocyanidin | LEU186 | −2,01 |
| Toremifene | GLU100 | −6,24 |
| Toremifene | ASN98 | −2,69 |
Нуқтаи омӯзишии махсусан таъкидшудаи манбаъ GLU100 аст: гарчанде тамоси Toremifene–GLU100 танҳо дар 16 фоизи кадрҳо дида шуд, дар residue-energy decomposition бо −6,24 kcal/mol саҳми калонтаринро дод. Ин нишон медиҳад, ки чӣ қадар зуд-зуд дида шудани ҳамкорӣ ва чӣ қадар калон будани саҳми энергетикии он як мафҳум нестанд.
Чаро DFT-и консептуалӣ дар марҳилаи охири таҳқиқот аст?
Таҳлили DFT барои аз нав рейтинг кардани score-ҳои пайвастшавӣ не, балки барои муқоисаи сохторҳои электронии номзадҳои ниҳоӣ ва frontier-orbital reactivity-и онҳо бо ингибиторҳои референсӣ истифода шудааст. Геометрияҳои ибтидоӣ аз кадри охирини trajectory-ҳои MD гирифта шуданд.
Оптимизатсияи геометрия:
\[ \mathrm{B3LYP-D3BJ/6-31G(d,p)} \]
дар сатҳи мазкур бо CPCM implicit-aqueous solvation ва ORCA 6.1.1 анҷом дода шуд. Набудани басомади маҷозӣ дар таҳлили басомади гармоникӣ дастгирӣ кард, ки сохторҳои оптимизатсияшуда дар potential-energy surface минимумҳои маҳаллӣ мебошанд.
Азбаски basis set-и 6-31G(d,p) diffuse functions надорад, махсусан барои тавсифи LUMO ҳисобкунии калонтар:
\[ \mathrm{B3LYP-D3BJ/6-311+G(d,p)} \]
single-point calculation татбиқ шуд.
Манбаъ аз равиши Koopmans дескрипторҳои зерини conceptual-DFT-ро ҳосил мекунад:
\[ IP=-E_{\mathrm{HOMO}} \]
\[ EA=-E_{\mathrm{LUMO}} \]
\[ \chi= \frac{IP+EA}{2} \]
\[ \eta= \frac{IP-EA}{2} \]
\[ S= \frac{1}{2\eta} \]
\[ \omega= \frac{\chi^2}{2\eta} \]
Дар ин ҷо \(IP\) потенсиали ионизатсия, \(EA\) affinity-и электронӣ, \(\chi\) электроманфият, \(\eta\) chemical hardness, \(S\) softness ва \(\omega\) electrophilicity index мебошад.
Чаро diffuse functions дар DFT муҳим буданд?
Илова кардани diffuse functions ба basis set фосилаҳои HOMO-LUMO-ро ҳадди аксар тақрибан 0,14 eV тағйир дод, аммо қиматҳои electrophilicity index-ро дар ҳамаи чор лиганд 22–39 фоиз зиёд кард. LUMO-и Proanthocyanidin дар сатҳи 6-31G(d,p):
\[ -0.02~\mathrm{eV} \]
буд, дар ҳисобе, ки diffuse functions дошт:
\[ -0.55~\mathrm{eV} \]
шуд. Манбаъ қимати аввалро ҳамчун тасвири orbital-и аз ҷиҳати физикӣ нокифоя пайвастшуда арзёбӣ карда, барои дескрипторҳои frontier-orbital basis set-и васеъшударо истифода бурд.
| Ҳадаф | Лиганд | Фосилаи HOMO-LUMO (eV) | Chemical hardness (eV) | Electrophilicity (eV) | Моменти дипол |
|---|---|---|---|---|---|
| PLpro | Uvangoletin | 4,81 | 2,41 | 2,97 | 7,64 D |
| PLpro | GRL0617 | 4,26 | 2,13 | 3,01 | 5,65 D |
| Ebola GP1-GP2 | Proanthocyanidin | 5,37 | 2,68 | 1,95 | 4,34 D |
| Ebola GP1-GP2 | Toremifene | 4,35 | 2,17 | Манбаъ танҳо муқоисаи сифатиро муносиб медонад | Гузориш нашудааст |
Toremifene дар симулятсия дар шакли протоншуда бо заряди софи +1 моделсозӣ шуд. Азбаски моменти диполи навъи заряднок аз нуқтаи ибтидоии координатаҳо вобаста аст, манбаъ моменти диполро барои Toremifene гузориш накардааст. Аз ин рӯ муқоисаи Proanthocyanidin–Toremifene асосан ба фарқҳои энергияи orbital, ба монанди HOMO-LUMO gap ва hardness, асос ёфтааст.
Ҳудуди тафсири натиҷаҳои DFT махсусан муҳим аст: ин дескрипторҳо сохтори электронии лигандҳои ҷудошударо дар маҳлул тавсиф мекунанд. Онҳо affinity-и пайвастшавии сафедаро чен намекунанд, trajectory MM-GBSA-ро беэътибор намесозанд ва фаъолияти зиддивирусиро нишон намедиҳанд.
Усул ва Натиҷаҳои Таҳқиқот
Захираҳои ҳисоббарорӣ
| Унсур | Маълумоти манбаъ |
|---|---|
| Компютер | Dell Pro 16 Plus PB16250 |
| Протсессор | Intel Core Ultra 7 255U, 2,00 GHz |
| RAM | 16,0 GB |
| Системаи амалиётӣ | 64-bit Windows 11 Education |
| Моделсозии молекулавӣ | Maestro v14.3; Schrödinger Suite v2025-1 модулҳо |
| ADMET | ADMETlab 3.0 |
| MD | ScientiFlow + GROMACS 2025.4 |
| DFT | ORCA 6.1.1 |
Хулосаи қадам-ба-қадами усул
- 106 фитохимикали қаблан гузоришшудаи Uvaria chamae ҳамчун маҷмӯи ибтидоии маълумот гирифта шуданд.
- Joolanin, ки сохтораш боэътимод муайян карда нашуд, хориҷ шуда, 105 пайвастагӣ нигоҳ дошта шуд.
- Лигандҳо бо LigPrep омода шуданд; ҳолатҳои protonation/ionization дар шароити pH 7,4 ± 2,0 тавлид ва бо OPLS4 оптимизатсия шуданд.
- Ҳадафи Ebola 5F1B ва ҳадафи SARS-CoV-2 7CMD аз протоколи омодасозии сафеда гузаронида шуданд.
- Протоколи docking-и 7CMD бо redocking-и co-crystallized ligand тасдиқ шуда, RMSD = 0,24 Å ба даст омад.
- Азбаски барои 5F1B референси мувофиқи молекулаи хурд набуд, ҷайби пайвастшавӣ бо SiteMap муайян шуд.
- 105 фитохимикал бо Glide XP dock шуданд.
- Docking score-ҳо аз рӯи узв ва синфи фитохимиёвӣ бо санҷишҳои Shapiro-Wilk, Kruskal-Wallis ва Dunn таҳлил шуданд.
- Ҳамаи комплексҳои dockшуда бо Prime MM-GBSA аз нав score шуданд.
- Бо арзёбии якҷояи score-и пайвастшавӣ, энергия, профили ҳамкорӣ ва ADMET шаш фитохимикали дорои афзалияти баланд интихоб шуданд.
- Профилҳои ADMET, physicochemical ва medicinal-chemistry-и ин шаш номзад омӯхта шуданд.
- Комплексҳои интихобшуда бо induced-fit docking дар шароити чандирии маҳаллии ретсептор аз нав арзёбӣ шуданд.
- Proanthocyanidin барои Ebola ва Uvangoletin барои PLpro ҳамчун номзадҳои асосии MD интихоб шуданд.
- Номзадҳо дар ҳамон ретсептор бо референсҳои Toremifene ва GRL0617 дар 100 ns MD муқоиса шуданд.
- RMSD, RMSF, Rg, SASA, пайвандҳои гидрогенӣ, DSSP, PLIP, PCA, DCCM, FEL ва residue-level energy decomposition таҳлил шуданд.
- Бо истифода аз 20 ns охир ва 201 кадр trajectory MM-GBSA ҳисоб шуд.
- Геометрияҳои ниҳоии лиганд бо DFT оптимизатсия ва conceptual-DFT descriptors ҳисоб шуданд.
- Бо арзёбии ҳамаи филтрҳо Proanthocyanidin ва Uvangoletin барои тасдиқи таҷрибавӣ афзалият дода шуданд.
Чаро Proanthocyanidin ҳамчун номзади Ebola интихоб шуд?
Proanthocyanidin ҳам дар комплекси пурраи GP1-GP2 ва ҳам дар занҷирҳои ҷудогонаи GP пайваста рейтинги баланд нишон дод, пас аз induced-fit docking шабакаи зичи пайвандҳои гидрогенӣ сохт ва дар 100 ns MD бо ligand RMSD-и пасттар аз Toremifene позаи пайвастшавиро устувортар нигоҳ дошт.
Аммо ду ҳудуди муҳим вуҷуд дорад:
- Арзёбии энергияи trajectory MM-GBSA барои Toremifene нисбат ба Proanthocyanidin мусоидтар аст.
- Вазни баланди молекулавӣ, TPSA-и баланд ва predicted permeability-и пасти Proanthocyanidin қобилияти рушди мустақими oral-ро маҳдуд мекунанд.
Аз ин рӯ таҳқиқот Proanthocyanidin-ро на ҳамчун “беҳтарин доруи зиддивирусӣ”, балки ҳамчун lead/scaffold-и ҳисоббарории аз ҷиҳати сохторӣ асоснок ва номзади таҳқиқоти таҷрибавӣ ҷойгир мекунад.
Чаро Uvangoletin ҳамчун номзади PLpro интихоб шуд?
Гарчанде Diuvaretin дар IFD score-и мусоидтар дод, Uvangoletin дар ҳамаи филтрҳо профили мутавозинтар нишон дод. Молекула бо QED-и баландтар, мутобиқати Lipinski/Golden Triangle ва ҳамкориҳои давомдор бо боқимондаҳои муҳими минтақаи BL2-и PLpro номзади ниҳоии MD шуд.
Uvangoletin дар тӯли 100 ns дар ҷайби PLpro монд; пайванди гидрогении GLN269-ро дар 92 фоизи кадрҳо нигоҳ дошт ва фарқи DCCM-и номзад–референс паст монд. Бо вуҷуди ин, ligand RMSD-и он аз GRL0617 баландтар ва энергияи trajectory MM-GBSA низ ба андозаи GRL0617 мусоид нест. Аз ин рӯ натиҷа “Uvangoletin аз GRL0617 ингибитори беҳтар аст” нест.
Натиҷаҳое, ки таҳқиқот дастгирӣ мекунад
- 105 фитохимикали Uvaria chamae-ро ба ҷойи як score бо филтрҳои бисёрмарҳилаи ҳисоббарорӣ афзалият додан мумкин аст.
- Узви растанӣ дар фаъолияти глобалии docking ҷудокунии қавӣ ва пайвастаи оморӣ нишон надод.
- Номзадҳои баландтарин асосан дар байни пайвастагиҳои аз реша ва поя гузоришшуда ёфт шуданд.
- Флавоноидҳо дар ҳар ду ҳадафи омӯхташуда умуман ranking-и docking-и мусоидтар нишон доданд.
- Proanthocyanidin дар системаи Ebola GP дар таҳлилҳои сершумори сохторӣ профили пайвастаи номзад нишон дод.
- Uvangoletin дар ҷайби BL2-и PLpro, ки бо GRL0617 алоқаманд аст, дар 100 ns MD ҳамкориҳои устувор нишон дод.
- Профилҳои backbone RMSD, Rg, SASA ва secondary-structure-и комплексҳои номзад ва референс дар тӯли 100 ns умуман устувор монданд.
- Дар trajectory MM-GBSA ингибиторҳои референсӣ дар ҳар ду ҳадаф арзёбиҳои энергияи мусоидтар аз номзадҳо доданд.
- DFT-и консептуалӣ нишон дод, ки Proanthocyanidin ва Uvangoletin нисбат ба референсҳои худ фосилаҳои васеътари HOMO-LUMO ва hardness-и баландтар доранд.
- Ду молекулаи ниҳоӣ барои тасдиқи минбаъдаи таҷрибавӣ нуқтаҳои ибтидоии ҳисоббарории аз ҷиҳати сохторӣ ва электронӣ қобили қабул мебошанд.
Натиҷаҳое, ки таҳқиқот дастгирӣ намекунад
- Нишон дода нашудааст, ки Proanthocyanidin вируси Ebola-ро дар ҳуҷайра ё организми зинда ингибит мекунад.
- Нишон дода нашудааст, ки Uvangoletin репликатсияи SARS-CoV-2 ё фаъолияти ферментии PLpro-ро таҷрибавӣ ингибит мекунад.
- Барои ҳеҷ номзад IC50, EC50 ё коҳиши viral-load чен нашудааст.
- Натиҷаҳои ҳисоббарории ADMET маълумоти воқеии фармакокинетика ё бехатарии инсон нестанд.
- Trajectory-и 100 ns MD далели самаранокии клиникӣ ё биологӣ нест.
- Docking score dissociation constant ё binding affinity-и таҷрибавӣ нест.
- Қиматҳои Prime MM-GBSA ва trajectory MM-GBSA ченкунии таҷрибавии энергияи озод нестанд.
- Фосилаи HOMO-LUMO-и DFT қувваи пайвастшавии сафедаро мустақим чен намекунад.
- Нишон дода нашудааст, ки реша ва поя аз ҷиҳати intrinsically зиддивирусӣ аз дигар узвҳо бартарӣ доранд.
- Фаъолияти воқеии ҳуҷайравии зиддивирусии флавоноидҳо нисбат ба ин ҳадафҳо дар ин таҳқиқот санҷида нашудааст.
- Афзалиятдиҳии молекулаҳои гуногун дар ду ҳадафи вирусӣ маънои онро надорад, ки як пайвастагӣ ҳамзамон ҳар ду вирусро ҳадаф мегирад.
Маҳдудиятҳои асосии методӣ
- Комилан in silico: Ҳамаи натиҷаҳо ҳисоббарорӣ мебошанд; тасдиқи биохимиявӣ ё ҳуҷайра-асос вуҷуд надорад.
- Як trajectory-и 100 ns: Барои ҳар комплекси асосӣ танҳо як trajectory-и production истифода шудааст; вариатсияи байни trajectory-ҳо чен нашудааст.
- Кафолати конвергенсияи пурра нест: Устувории сохтории 100 ns исбот намекунад, ки тамоми фазои конформатсионӣ намунагирӣ шудааст.
- Вобастагӣ аз force-field: Натиҷаҳо метавонанд аз интихобҳои моделӣ, ба монанди AMBER99SB-ILDN, GAFF2 ва TIP3P, таъсир гиранд.
- Модели Ebola GP: Дар системаи MD тримери пурра, мембрана, NPC1 ва махсусан native glycosylation мавҷуд нест.
- Маҳдудияти MM-GBSA: Равиши endpoint аст ва энтропияи конфигуратсионӣ ҳисоб нашудааст.
- Ҳудуди модели ADMET: Сохторҳои мураккаби химиявии маҳсулоти табиӣ метавонанд берун ё дар марзи applicability domain-и моделҳои пешгӯӣ бошанд.
- Мустақил набудани филтрҳо: Баъзе марҳилаҳои Docking, MM-GBSA, IFD ва MD ба ҳамон сохторҳои ибтидоӣ, ҳолатҳои protonation ва force field-ҳо такя мекунанд.
- Андозаи намунаҳои синф: Қиматҳои N-и синфҳои фитохимиёвӣ баробар нестанд ва метавонанд муқоисаҳои rank-based-ро таъсир диҳанд.
- Гурӯҳҳои узв мустақил нестанд: Азбаски ҳамон як метаболит метавонад дар чанд узв бошад, фарзияи мустақилияти пурра дар омори узв заиф мешавад.
Қадамҳои минбаъдаи таҷрибавии пешниҳодкардаи манбаъ
Муаллифон барои муайян кардани потенсиали воқеии зиддивирусии номзадҳои ҳисоббарорӣ анҷом додани PLpro enzymatic-inhibition assays, GP-NPC1 competition ё pseudovirus-entry assays, cell-based antiviral testing, cytotoxicity assessment, solubility, permeability, microsomal stability ва metabolite profiling-ро пешниҳод мекунанд. Онҳо ҳамчунин мегӯянд, ки устувории гипотезаҳои сохторӣ бояд бо replicated MD simulations, ensemble receptor conformations ва модели glycosylated GP аз нав санҷида шавад.
Ёддоштҳои пешниҳоди дохили манбаъ ва мутобиқат
- Prime MM-GBSA-и Uvangoletin дар хулоса, Ҷадвали 4 ва prose −41,69 kcal/mol аст, дар ҳоле ки дар ҳуҷайраи \(\Delta G_{\rm IFD}\)-и Ҷадвали 7 +41,69 дида мешавад.
- Қисми умумии computational-resources санаи дастрасӣ ба RCSB PDB-ро 7 октябри 2026, қисми protein-preparation бошад 25 майи 2026 медиҳад.
- Дар Ҷадвали 4 баъзе ҳуҷайраҳои control docking-score бе нуқтаи даҳӣ ҳамчун “−5429” ё “−6566” чоп шудаанд; ин ҳуҷайраҳо дар Verianla ба муқоисаи дақиқи миқдорӣ гузаронида нашудаанд.
- Гарчанде Proanthocyanidin номзади ниҳоии Ebola аст, дар ҳамаи ченкуниҳои 5F1B MM-GBSA қимати манфитаринро надодааст; интихоб ба мутобиқати бисёрмеъёрӣ асос ёфтааст.
- Гарчанде Uvangoletin номзади ниҳоии PLpro аст, беҳтарин IFD score ба Diuvaretin тааллуқ дорад; Uvangoletin бо сабаби тавозуни умумии қобилияти рушд интихоб шудааст.
Ёддошт оид ба Манбаъ ва Усул
Унвони аслӣ: Hierarchical Computational Prioritization of Uvaria chamae Phytochemicals Targeting Ebola Virus Glycoprotein and SARS-CoV-2 PLpro
Муаллифон: Sèdami Medegan Fagla, Toussaint Sovegnon, Mélaine Bete, Mariette Sanvi, Boris Legba, Konei E. Hounsou, Jean-Robert Klotoe, Victorien Dougnon.
Тартиби муаллифон: Sèdami Medegan Fagla → Toussaint Sovegnon → Mélaine Bete → Mariette Sanvi → Boris Legba → Konei E. Hounsou → Jean-Robert Klotoe → Victorien Dougnon.
Муаллифи масъул: Victorien Dougnon.
Саҳми баробар: Дар манбаъ изҳороти ҳаммуаллифии аввалини баробар ё саҳми баробар вуҷуд надорад.
Муассиса 1: Medicinal and Organic Chemistry Laboratory, Faculty of Health Sciences, University of Abomey-Calavi, Cotonou, Benin.
Муассиса 2: Research Unit in Applied Microbiology and Pharmacology of Natural Substances, Research Laboratory in Applied Biology, Polytechnic School of Abomey-Calavi, University of Abomey-Calavi, Abomey Calavi, Benin.
Муассиса 3: Research Unit in Plant Physiology and Adaptation to Abiotic Stresses, Laboratory of Plant Science and Pharmacopoeia, University of Abomey-Calavi, Abomey Calavi, Benin.
Маҷалла: Compounds.
Ношир: MDPI, Basel, Switzerland.
Ҷилд / шумора / рақами мақола: 6(4), 57.
DOI: 10.3390/compounds6040057.
Пешниҳод: 20 июли 2026.
Ревизия: 17 сентябри 2026.
Қабул: 4 октябри 2026.
Нашр: 9 октябри 2026.
Навъи манбаъ: Мақолаи тақризшудаи тадқиқотӣ оид ба маҳсулоти табиии ҳисоббарорӣ / моделсозии молекулавӣ / афзалиятдиҳии номзадҳои зиддивирусӣ.
Иҷозатнома: Creative Commons Attribution 4.0 International, CC BY 4.0.
Маҷмӯи асосии маълумот: 105 фитохимикали Uvaria chamae, ки дар адабиёт аз ҷиҳати сохторӣ тавсиф шудаанд; аз 106 пайвастагии ибтидоӣ joolanin бо сабаби номуайянии сохторӣ хориҷ шудааст.
Ҳадафҳои вирусӣ: Ebola virus glycoprotein GP1-GP2 / PDB 5F1B ва SARS-CoV-2 papain-like protease PLpro / PDB 7CMD.
Занҷири асосии усул: Shapiro-Wilk → Kruskal-Wallis → Dunn multiple comparison → Glide XP docking → Prime MM-GBSA → ADMETlab 3.0 → medicinal-chemistry profiling → induced-fit docking → 100 ns GROMACS molecular dynamics → trajectory MM-GBSA → PLIP/PCA/DCCM/FEL → conceptual DFT.
Тасдиқи docking: 7CMD co-crystallized ligand redocking RMSD = 0,24 Å. Барои 5F1B, азбаски co-crystallized ligand-и мувофиқи молекулаи хурд мавҷуд набуд, ҷайби пайвастшавӣ бо SiteMap пешгӯӣ шуд.
Номзадҳои ниҳоии ҳисоббарорӣ: Proanthocyanidin барои Ebola GP; Uvangoletin барои SARS-CoV-2 PLpro.
Ингибиторҳои референсӣ: Toremifene дар муқоисаи MD-и Ebola GP1-GP2; GRL0617 дар муқоисаи PLpro.
Маблағгузорӣ: Муаллифон қайд карданд, ки барои таҳқиқот маблағгузории махсус нагирифтаанд.
Дастрасии маълумот: Гуфта шудааст, ки саҳмҳои аслии таҳқиқот дар мақола ва Supplementary Materials мавҷуданд ва саволҳои иловагӣ метавонанд ба муаллифи масъул фиристода шаванд.
Бархӯрди манфиатҳо: Муаллифон набудани бархӯрди манфиатҳоро эълон кардаанд.
Саҳми муаллифон: S.M.F. conceptualization ва review/editing; T.S. conceptualization, таҳияи усул, ҳисобҳо, таҳлил/тафсири маълумот, расмҳо ва draft-и аввал; M.B. conceptualization, усул, тафсири натиҷаҳо ва editing; M.S. ва B.L. data validation ва editing; K.E.H. усул, data validation ва editing; J.-R.K. ва V.D. supervision ва review/editing.
Изҳороти истифодаи зеҳни сунъӣ: Муаллифон шарҳ додаанд, ки барои тарҳ ва тавлиди graphical abstract аз Claude (Anthropic, 2026), барои таҳрири забони англисӣ ва кӯмак дар тарҷума аз ChatGPT (GPT-5.5 Instant; OpenAI) истифода кардаанд; натиҷаҳоро худ санҷида ва таҳрир намуда, масъулияти мазмуни нашрро ба ӯҳда гирифтаанд.
Натиҷаи асосии илмӣ: Ҷараёни иерархии ҳисоббарорӣ 105 молекуларо бо меъёрҳои сершумор маҳдуд карда, Proanthocyanidin ва Uvangoletin-ро ҳамчун номзадҳои афзалиятноки ҳисоббарорӣ барои тасдиқи таҷрибавӣ муайян кардааст.
Муҳимтарин ҳудуди тафсир: Дар таҳқиқот фаъолияти мустақими зиддивирусӣ чен нашудааст. Натиҷаҳои Docking, MD, MM-GBSA, ADMET ё DFT далели самаранокии клиникӣ ё ҳуҷайравии зиддивирусӣ нестанд.
Маҳдудияти динамикаи молекулавӣ: Як production trajectory-и 100 ns барои ҳар комплекс конвергенсияи пурра ё тағйирпазирии байни trajectory-ҳоро исбот намекунад.
Маҳдудияти модели сохтории Ebola: Дар модели асосии GP1-GP2 MD тримери пурра, мембрана, NPC1 ва махсусан гликозилатсияи табиӣ вуҷуд надоранд; инҳо метавонанд дастрасӣ ва динамикаи воқеии ҷайби пайвастшавиро тағйир диҳанд.
Маҳдудияти MM-GBSA: Энтропияи конфигуратсионӣ ҳисоб нашудааст; қиматҳо арзёбиҳои самараноки энергия барои муқоисаи нисбии лигандҳо дар ҳамон ретсептор мебошанд.
Маҳдудияти DFT: Conceptual-DFT descriptors сохтори электронии лиганди ҷудошударо тавсиф мекунанд; ченкунии protein-ligand binding affinity нестанд.
Фарқи аломати энергия дар дохили манбаъ: Барои Uvangoletin, матни асосӣ ва Ҷадвали 4 Prime MM-GBSA = −41,69 kcal/mol медиҳанд, дар ҳоле ки Ҷадвали 7 дар ҳуҷайраи дахлдор +41,69 нишон медиҳад.
Фарқи санаи дастрасӣ дар дохили манбаъ: Санаи дастрасӣ ба RCSB PDB дар манбаъ ҳам 7 октябри 2026 ва ҳам 25 майи 2026 зикр шудааст.
Талаби тасдиқи таҷрибавӣ: Манбаъ равшан мегӯяд, ки таҳқиқоти минбаъда, аз ҷумла PLpro enzyme inhibition, GP-NPC1 competition/pseudovirus-entry, cell-based antiviral assay, cytotoxicity, solubility, permeability, microsomal stability ва metabolite profiling заруранд.
Шарҳ гузоред
Нишонии почтаи электронии шумо нашр намешавад. Майдонҳои ҳатмӣ бо * нишон дода шудаанд