In SILICO дослідження 4-((5-(децилтіо)-4-метил-4Н-1,2,4-триазол-3-іл)метил) морфоліну та його антимікробна активність

Abstract

Мета роботи – проведення in silico дослідження 4-((5-(децилтіо)-4-метил-4H-1,2,4-триазол-3-іл)-метил)морфоліну, а також його вплив на деякі штами мікроорганізмів, що в комплексі може розширити перелік показань до застосування препарату «Ветмікодерм 10 %». Матеріали та методи. Структуру 4‐((5‐(децилтіо)‐4‐метил‐4Н‐1,2,4‐триазол‐3‐іл)метил)морфоліну намальовано і переведено у форматі SMILES за допомогою MarvinSketch. Прогноз білкових мішеней біоактивного ліганду проводився на базі веб‐сервісу Galaxy. Дослідження антимікробних властивостей 4-((5-(децилтіо)-4-метил-4Н-1,2,4-триазол-3-іл)метил)морфоліну проведені на 13 штамах мікроорганізмів за температури 37°С. Гравіметричні вимірювання виконували на лабораторних електронних аналітичних вагах моделі ESJ-200-4 (США). Результати. Структура ліганду 4‐((5‐(децилтіо)‐4‐метил‐4Н‐1,2,4‐триазол‐3‐іл)метил)морфоліну перетворено у формат SDF за допомогою OpenBabel. Ліганд додатково піддавали мінімізації енергії за допомогою Chimera. Рентгенівські кристалічні структури білків з спільно кристалізованими лігандами були отримані з Protein Data Bank (PDB). Для виконання дослідження стикування білка та лігандів та їх конвертації у формат pdbqt використовувався плагін DockingPie Vina в PyMOL. Для підтвердження протоколу докінгу було проведено валідацію. Для генерації зображень комплексів рецептор‐ліганд були використані програми PyMOL v.2.5 та Discovery Studio Visualizer. Докінг‐дослідження 4‐((5‐(децилтіо)‐4‐метил‐4Н‐1,2,4‐триазол‐3‐іл)метил)морфоліну проводили на шести обраних ферментах та білках. Докінг показав, що сполука має потенціал для зв’язування з тимідин кіназою (PDB: 4IVR) при енергії зв’язку -7.292 kcal/mol (0.348 μM), з тіамін фосфат синтазою (PDB: 1G6C) та біотин карбоксилазою (PDB: 2W6O) з енергією зв’язку -7.221 та -6.074 kcal/mol відповідно. Було досліджено антибактеріальну активність 4-((5-(децилтіо)-4-метил-4H-1,2,4-триазол-3-іл)-метил)морфоліну in vitro за стандартною добре відомою методикою. Усі концентрації дослідного зразку (0,1; 0,5 та 1,0%) володіють бактерицидною дією проти Staphylococcus aureus UNСSM-017 (11,5; 14,7 та 16,5 мм) у порівнянні з контролем (Стрептоміцин, 16,2 мм). Визначено бактеріостатичну дію 1,0% розчину дослідного зразка на польовий штам Pseudomonas aeruginosa (6,3 мм). Повільна зона затримки росту 0,5 та 1,0% зразка сполуки на Bacillus subtilis АТСС №6633 (4,0; 4,1 мм) проти контролю (11,9 мм). Purpose: to conduct an in silico study of 4‐((5‐(decylthio)‐4‐methyl‐4H‐1,2,4‐triazol‐3‐yl)‐methyl)morpholine, as well as its effect on some strains of microorganisms that in the complex can expand the list of indications for the use of the drug "Vetmikoderm 10%". Materials and methods. The structure of 4‐((5‐(decylthio)‐4‐methyl‐4H‐1,2,4‐triazol‐3‐yl)methyl)morpholine was drawn and rendered in SMILES format using MarvinSketch. The prediction of protein targets of the bioactive ligand was carried out on the basis of the Galaxy web service. Studies of the antimicrobial properties of 4‐((5‐(decylthio)‐4‐methyl‐4H‐1,2,4‐triazol‐3‐yl)methyl)morpholine were conducted on 13 strains of microorganisms at a temperature of 37°C. Gravimetric measurements were performed on ESJ‐200‐4 laboratory electronic analytical balances (USA). The results. The structure of the ligand 4‐((5‐decylthio)‐4‐methyl‐4H‐1,2,4‐triazol‐3‐yl)methyl)morpholine was converted to SDF format using OpenBabel. Additionally, the ligand underwent energy minimization using Chimera. X‐ray crystal structures of proteins with co‐crystallized ligands were obtained from the Protein Data Bank (PDB). The DockingPie Vina plugin in PyMOL was used for protein‐ligand docking and conversion to pdbqt format. Docking protocol validation was conducted to confirm the docking procedure. PyMOL v.2.5 and Discovery Studio Visualizer programs were utilized for generating images of receptor‐ligand complexes. Docking studies of 4‐((5‐decylthio)‐4‐methyl‐4H‐1,2,4‐triazol‐3‐yl)methyl)morpholine were performed on six selected enzymes and proteins. Docking revealed that the compound has potential binding affinity with thymidine kinase (PDB: 4IVR) with a binding energy of ‐7.292 kcal/mol (0.348 μM), with thiamin phosphate synthase (PDB: 1G6C), and biotin carboxylase (PDB: 2W6O) with binding energies of ‐7.221 and ‐6.074 kcal/mol, respectively. The antibacterial activity of 4‐((5‐decylthio)‐4‐methyl‐4H‐1,2,4‐triazol‐3‐yl)methyl)morpholine was investigated in vitro using a standard methodology. All concentrations of the test sample (0.1; 0.5, and 1.0%) exhibited bactericidal activity against Staphylococcus aureus UNCSM‐017 (11.5; 14.7, and 16.5 mm) compared to the control (Streptomycin, 16.2 mm). Bacteriostatic action of a 1.0% solution of the test sample was determined against the field strain of Pseudomonas aeruginosa (6.3 mm). A slow growth inhibition zone of 0.5 and 1.0% of the compound sample was observed against Bacillus subtilis ATCC No.6633 (4.0; 4.1 mm) compared to the control (11.9 mm).