In silico research of 4-((5-(decylthio)-4-methyl-4h-1,2,4-triazol-3-yl)methyl)morpholine and its antimicrobial activity

Abstract

Вступ. Сучасний процес створення оригінальних ліків охоплює широкий спектр досліджень, у тому числі післяреєстраційних. У 2022 році на ветеринарному ринку лікарських препаратів України з’явився сучасний оригінальний вітчизняний ветеринарний препарат у вигляді 10% лініменту «Ветмікодерм». Діюча речовина препарату належить до похідних 1,2,4-триазолу - (4-((5-(децилтіо)-4-метил-4H-1,2,4- триазол-3-іл)-метил)морфолін). Похідні 1,2,4-триазолу відомі як малотоксичні біологічно активні сполуки для лікування дерматологічних захворювань, активність яких залежить від фармакофорних замісників. Подальше дослідження препарату «Ветікодерм» є доцільним для розширення показань та вдосконалення препарату. 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). Висновки. Біоактивний ліганд вірогідно може проявляти антибактеральну та противірусну дію через інгібування молекулярних і біологічних процесів патогенних організмів. Обрані цільові мішені мали прийнятні режими зв’язування з 4-((5-(децилтіо)-4-метил-4Н-1,2,4-триазол-3-іл)метил)морфоліном, не утворювали небажаних контактів та взаємодіяли з деякими критично важливими амінокислотними залишками, що дає підставу використовувати їх в подальшому віртуальному скринінгу, комп’ютерному моделюванні та більш поглиблених in vitro та in vivo дослідженнях. Встановено, що 4-((5-(децилтіо)-4- метил-4H-1,2,4-триазол-3-іл)-метил)морфолін може конкурувати зі стрептоміцином, бактерицидно діючи на кріогенні штами мікроорганізмів, культивованих на середовищі за температури 37 °С: Enterobacter cloacae, Enterobacter aerogenes, Enterococсus faecalis, Proteus vulgaris, Staphylococcus aureus, бактеріостатично проти Klebciella rhinoscleromatis, Escherichia coli та Pseudomonas aeruginosa. 4-((5-(Децилтіо)-4-метил-4H-1,2,4- триазол-3-іл)-метил)морфолін може бути рекомендований для подальших досліджень проти мультирезистентних штамів цих мікроорганізмів.