Моніторинг властивостей похідних 1,2,4-тріазолу щодо створення оригінальних антимікробних препаратів

Abstract

Мета роботи – комплексне вивчення антимікробних властивостей нових похідних 1,2,4-тріазолу за допомогою інструментів in silico та in vitro досліджень. Матеріали і методи. Використали комп’ютерні методи пошуку сполуки з вираженою антибактеріальною активністю, in silico дослідження з застосуванням молекулярного докінгу (рецептори бета-лактамаза класу А (PDB id: 1n9b) і бета-лактамаза класу А SHV-1 (PDB id: 2zd8)) та in vitro дослідження на 16 видах мікроорганізмів. Після цього для сполук, що пройшли in silico аналіз, здійснили in vitro дослідження на антимікробну активність. Після підготовки розчинів різних концентрацій через 24 години ріст культури виміряли за зональною шкалою для зчитування розмірів зон пригнічення росту мікроорганізмів (Antibiotic Zone Scale-C, модель РW297, Індія), використали програмне забезпечення TpsDig2 (2016, F. James Rohlf). Статистично результати дослідження опрацювали за допомогою програмного забезпечення Statistica 13 (StatSoft Inc., США). Результати. За результатами молекулярного докінгу, сполуки 2 і 7 мають сильну афінність зв’язування з ферментами класу А, тому вони можуть бути ефективними під час лікування інфекції, спричиненої K. pneumoniae. Порядок зростання прогнозованої спорідненості зв’язування через розраховану оцінку щодо ферментів TEM і SHV такий: сполука 4 < сполука 3 < сполука 1 < сполука 7 < сполука 2. Встановили, що досліджені хімічні сполуки 1–4, 7 інгібують зростання колоній багатьох видів мікроорганізмів сімейства Enterobacteriaceae, Morganellaceae, Pseudomonadaceae, Enterococcaceae, Staphylococcaceae і Bacillaceae. Висновки. Вперше дослідили комплексну інгібувальну дію хімічних сполук 1–4 і 7 щодо 16 штамів бактерій. Встановлено виражену антибактеріальну дію сполук: сполуки 1 – щодо 13, сполуки 2 – щодо 9, сполуки 3 – щодо 10, сполуки 4 – щодо 7, сполуки 7 – щодо 10 з 16 досліджених полірезистентних штамів бактерій. Aim. A comprehensive study on the antimicrobial properties of new 1,2,4-triazole derivatives using the tools of in silico and in vitro studies. Materials and methods. Computer search techniques were used to find a compound with a strong antibacterial activity; in silico molecular docking (receptors for class A (PDB id: 1n9b) and class A SHV-1 (PDB id: 2zd8) beta-lactamase) and in vitro studies on 16 types of microorganisms. Then, the in silico analyzed compounds were tested in vitro for antimicrobial activity. After preparing solutions of different concentrations, the culture growth was measured on a zonal scale for detecting sizes of microbial growth inhibition zones after 24 hours (Antibiotic Zone Scale-C, model RW297, India) and a TpsDig2 software (2016, F. James Rohlf). Statistical analysis of the study results was carried out using the Statistica 13 software (StatSoft Inc., USA). Results. From the results of molecular docking, a strong binding affinity to class A enzymes has been found in compounds 2, 7, so they could be effective in the treatment of infection caused by K. pneumoniae. The ascending order of the predicted binding affinity through the calculated score for TEM and SHV enzymes was as follows: compound 4 < compound 3 < compound 1 < compound 7 < compound 2. According to our results, the studied chemical compounds 1–4, 7 inhibited the growth of many microbial species of the Enterobacteriaceae, Morganellaceae, Pseudomonadaceae, Enterococcaceae, Staphylococcaceae and Bacillaceae families. Conclusions. For the first time, studies on the complex inhibitory effect of chemical compounds 1–4, 7 were conducted using 16 bacterial strains. Evident antibacterial effects of the studied compounds have been established: compound 1 against 13, compound 2 – 9, compound 3 – 10, compound 4 – 7, compound 7 – 10 out of 16 tested polyresistant bacterial strains.