In-silico characterization of phytochemicals identified from Vitex negundo (L) extract as potential therapy for Wnt-signaling proteins

Background Colorectal cancer is the third most diagnosed disease in the world population and current chemotherapy has been used for targeting the cell proliferation and metastasizing ability of tumor cells. Potent chemotherapeutic drugs for colorectal cancer are capecitabine, fluorouracil, irinotecan, etc. which have toxic effects in normal tissues and adverse effects in multiple organs leading to major obstacles in clinical use. The aim of the study is the use of plant-derived compounds that improve the effectiveness of chemotherapeutics with lower and alleviate toxic side effects and reduce the risk of tumor progression. Results The current study is performed using Vitex negundo leaf which has been demonstrated to have positive effects against colorectal cancer. The use of computational approaches will help improve the identification and screening of lead molecules using AutoDock 4.2 and AutoDock Vina. Using computational approaches will help to improve lead identification and screening. Herein, we have retrieved six phytochemicals from published literature and investigated their inhibitory effect with Wnt-associated signaling proteins. Authentication of phytocompounds and Wnt-associated signaling proteins was done using AutoDock.4.2. Conclusions The results are screened based on the number of hydrogen bonds, binding energy, and interacting amino acids. The Isoorientin, luteolin, and Chrysophanol get the highest binding energy with target receptors. The binding energy is calculated with all target receptors from the range of − 6.0 to − 8.9 kcal/mol. The In-silico drug likeliness properties are predicted to be the best interacting compounds based on Lipinski Rule of 5 and ADMET analysis. Hence, we propose that Isoorientin, luteolin, and Chrysophanol are the potential inhibitors of Wnt signaling inhibitors, and preclinical studies are needed to confirm the promising therapeutic ability of colorectal cancer.

Molecular docking of lutein as anti-photoaging agent in silico

The accumulation of UV exposure resulted in the loss of skin elasticity, and the appearance of wrinkles on the skin is commonly known as photoaging. Matrix metalloproteinase-1 (MMP-1) is an enzyme that degrades type I and III fibrillar collagen. This study aims to determine the mechanism of MMP-1 inhibition by lutein, a carotenoid compound with high antioxidant activity, using in silico molecular docking. This study was conducted by optimization of lutein structure using HyperChem 8, preparation of MMP-1 (PDB ID: 966C) using Chimera 1.10.1, validation of the method, and docking lutein against MMP-1 using Autodock 4.2. The results showed lutein had binding energy of -12.28 kcal/mol, lower than RS2 native ligand (-10.83 kcal/mol). The hydrogen bond formed between lutein and MMP-1 through HIS228 residue. To conclude, lutein may be developed as an anti-photoaging agent by inhibiting the MMP-1.

Simulasi Dinamika Molekuler Senyawa Asam Ferulat dan Turunannya dari Kulit Buah Nanas (Ananas comosus) sebagai Inhibitor Enzim Tirosinase

Enzim tirosinase merupakan enzim utama pada proses pembentukan pigmen melanin. Penghambatan aktivitas enzim tirosinase secara kompetitif maupun non-kompetitif menjadi kunci utama pengembangan agen pencerah kulit. Asam ferulat merupakan salah satu senyawa antioksidan yang kuat dan mampu melindungi kulit dari dampak buruk sinar UV yang menginduksi stress oksidatif. Penelitian ini bertujuan untuk mengidentifikasi interaksi molekuler antara senyawa asam ferulat dari kulit buah nanas (Ananas comosus) dan turunannya dengan enzim tirosinase menggunakan motode dinamika molekuler. Molekul senyawa uji dimodelkan menggunakan perangkat lunak Quantum ESPRESSO v.6.6. Model terbaik dipilih untuk dilakukan studi interaksi menggunakan perangkat lunak MGLTools 1.5.6 yang dilengkapi dengan AutoDock 4.2. Konformasi terbaik hasil penambatan molekuler kemudian dikonfirmasi stabilitasnya dengan simulasi dinamika molekuler menggunakan perangkat lunak Gromacs 2016.3. Berdasarkan hasil dari penambatan molekuler, senyawa asam iso-ferulat memiliki afinitas yang paling baik, yaitu dengan nilai energi bebas ikatan −25,06 kJ/mol dan memilki ikatan dengan logam seng (Zn) pada sisi aktif enzim tirosinase. Kemudian senyawa tersebut memiki stabilitas interaksi yang baik berdasarkan grafik RMSD, RMSF, Rg, SASA, RDF, dan H-Bond. Dengan demikian, senyawa asam iso-ferulat diprediksi dapat digunakan sebagai kandidat inhibitor kompetitif dan non-kompetitif enzim tirosinase

Simulasi Penambatan Molekuler Senyawa Kompleks Besi Terhadap Protein Hemofor sebagai Kandidat Fotosensitizer pada Terapi Fotodinamika

Resistensi antibiotika muncul sebagai polemik yang dapat mempengaruhi kesehatan manusia. Kemajuan teknologi membuka peluang dalam penemuan molekul senyawa baru yang mampu mencegah perkembangan mikroba patogen, seperti Pseudomonas aeruginosa yang resisten terhadap beberapa jenis antibiotika. Terapi fotodinamika dengan memanfaatkan penggunaan fotosensitizer yang berasal dari senyawa yang membentuk kompleks dengan besi merupakan salah satu pendekatan alternatif untuk mengatasi penyakit infeksi dengan risiko resistensi mikroba yang lebih rendah. Penelitian yang dilakukan secara in silico ini bertujuan untuk mengamati, mengeksplorasi, dan mengevaluasi mekanisme aksi berbasis struktural dari molekul senyawa yang membentuk kompleks dengan besi, yaitu besi-ftalosianina dan besi-salofen terhadap protein hemofor HasAp serta pengaruh molekularnya terhadap bagian situs aktif pengikatan dari protein hemofor HasR. Identifikasi interaksi molekuler dan afinitas antara molekul senyawa besi-ftalosianina dan besi-salofen terhadap protein hemofor HasAp dilakukan dengan simulasi ligan-protein docking mempergunakan software MGLTools 1.5.6 yang dilengkapi dengan AutoDock 4.2. Di samping itu, dilakukan juga simulasi protein-protein docking terhadap sistem kompleks ligan-protein untuk memastikan pengaruh molekularnya terhadap bagian situs aktif pengikatan dari protein hemofor HasR dengan mempergunakan software PatchDock. Berdasarkan simulasi ligan-protein docking diperoleh hasil bahwa senyawa besi-ftalosianina memiliki afinitas paling baik terhadap kedua protein hemofor HasAp, dengan nilai energi bebas pengikatan masing-masing sebesar −68,45 kJ/mol dan −65,23 kJ/mol. Menariknya, hasil simulasi protein-protein docking antara kompleks molekul senyawa besi-ftalosianina dan protein hemofor HasAp-besi-ftalosianina terhadap protein hemofor HasR memiliki nilai energi kontak atom yang positif sebesar 556,56 kJ/mol. Dari penelitian ini dapat diprediksikan bahwa perbedaan struktur molekul senyawa yang membentuk kompleks dengan besi mampu mempengaruhi mekanisme aksi berbasis structural terhadap protein hemofor target.

Studi Penambatan Molekuler Senyawa Bioaktif Biji Habbatussauda (Nigella sativa) terhadap ERα sebagai Alternatif Pengobatan Kanker Payudara dalam Upaya Pemberian Data Ilmiah Thibbun Nabawi

Pendahuluan: Reseptor Estrogen α (ERα) merupakan salah satu target reseptor utama dari pengobatan kanker payudara, sehingga penghambat ERα adalah salah satu obat yang paling potensial dalam pengobatan kanker payudara. Pencarian terhadap molekul penghambat ERα dapat ditemukan pada senyawa dari tanaman tradisional, seperti misalnya habbatussauda (Nigella sativa). Habbatussauda telah dijelaskan pada Thibbun Nabawi sebagai tumbuhan yang dapat mengobati segala penyakit, namun masih belum ada penelitian yang menjelaskan senyawa dalam habbatussauda sebagai penghambat ERα. Habbatussauda diketahui memiliki beberapa kandungan senyawa yang memiliki aktivitas farmakologis, seperti antioksidan dan antikanker. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui potensi dan interaksi dari senyawa yang terkandung dalam habbatussauda sebagai pengobatan baru kanker payudara dengan target ERα. Metode: Penelitian ini menggunakan metode penambatan molekuler dengan peranti lunak AutoDock 4.2 dengan metode pencarian Lamarckian Genetic Algorithm (LGA). Penambatan molekuler dikenal ilmuwan sebagai metode yang cepat dan hemat biaya. Hasil: Hasil penelitian ini menunjukan bahwa senyawa stigmasterol dalam habbatussauda berpotensi sebagai inhibitor ERα dengan nilai ΔG sebesar -10,14 kkal/mol dan Ki sebesar 36,99 nM. Kesimpulan: Penelitian ini menunjukkan bahwa stigmasterol merupakan kandidat potensial sebagai inhibitor ERα yang baru. Selain itu, penelitian ini mendapatkan beberapa residu asam amino yang diduga penting dalam aktivitas penghambatan ERα, yaitu Leu346, Glu353, Leu387, dan Arg394, serta memberikan bukti ilmiah bahwa senyawa kimia dalam Nigella sativa memiliki potensi sebagai obat kanker payudara.

Identifikasi Mekanisme Molekuler Senyawa Ftalosianina sebagai Kandidat Photosensitizer pada Terapi Fotodinamika secara In Silico

<p>Bakteri patogen seperti Pseudomonas aeruginosa membutuhkan zat besi untuk dapat mempertahankan kelangsungan hidupnya. HasAp merupakan suatu protein yang dihasilkan oleh bakteri patogen sebagai sumber zat besi tersebut. Protein HasAp selanjutnya akan berikatan dengan protein membran luar yaitu HasR untuk dapat meneruskan sinyal pada sel bakteri. Penyerapan zat besi pada bakteri patogen ini dapat menjadi strategi pengembangan metode terapi dalam mengendalikan dan mencegah penyakit infeksi yang disebabkan oleh bakteri patogen Pseudomonas aeruginosa, salah satunya dengan memanfaatkan ftalosianina sebagai photosensitizer pada terapi fotodinamika. Penelitian ini bertujuan untuk mengidentifikasi, mengevaluasi, dan mengeksplorasi mekanisme aksi senyawa ftalosianina terhadap protein HasAp, serta pengaruhnya pada bagian sisi aktif HasR dengan menggunakan studi <em>in silico</em>. Studi ligan-protein <em>docking </em>dilakukan dengan menggunakan perangkat lunak MGLTools 1.5.6 yang dilengkapi dengan AutoDock 4.2 untuk mengamati afinitas dan interaksi molekuler antara molekul senyawa Fe-ftalosianina (Fe-Pc) dan Ga-ftalosianina (Ga-Pc) terhadap makromolekul protein HasAp. Selanjutnya, studi protein-protein <em>docking</em> dilakukan terhadap sistem kompleks ligan-protein untuk mengamati pengaruhnya terhadap area pengikatan dari makromolekul protein HasR dengan menggunakan perangkat lunak PatchDock. Berdasarkan hasil ligan-protein <em>docking</em>, senyawa Fe-ftalosianina (Fe-Pc) memiliki afinitas paling baik terhadap kedua protein HasAp, yaitu dengan nilai masing-masing -68,45 kJ/mol dan -69,16 kJ/mol. Kemudian, hasil studi protein-protein <em>docking</em> antara kompleks senyawa Fe-ftalosianina (Fe-Pc) dan protein HasAp terhadap protein HasR memiliki nilai <em>Atomic Contact Energy</em> (ACE) positif, yaitu 556,56 kJ/mol. Perbedaan struktur molekul senyawa ftalosianina terbukti mampu mempengaruhi mekanisme aksi terhadap protein target, sehingga hasil studi ini dapat menjadi acuan dalam mendesain struktur senyawa ftalosianina sebagai kandidat photosensitizer dalam terapi fotodinamika.</p><p><span id="docs-internal-guid-a4f8fd6d-7fff-5f66-2ef0-68b87893ec76"><strong><strong>Identification of the Molecular Mechanism of Phthalocyanine Compounds as Photosensitizer Candidates in Photodynamic Therapy by <em>In Silico</em>. </strong></strong>Pathogenic bacteria including <em>Pseudomonas aeruginosa</em> need iron elements to be able to maintain their survival. HasAp is a protein produced by pathogenic bacteria as a source of iron. The HasAp protein will then bind to the outer membrane protein, namely HasR, to be able to forward signals in bacterial cells. Absorption of iron in these pathogenic bacteria can be a strategy for developing therapeutic methods in controlling and preventing infectious diseases caused by pathogenic bacteria <em>Pseudomonas aeruginosa</em>, one of which is by using phthalocyanine as a photosensitizer in photodynamic therapy. This study aims to identify, evaluate, and explore the mechanism of action of phthalocyanine compounds against HasAp proteins, and their effects on the active site of HasR through in silico studies. Ligand-protein docking studies were performed using MGLTools 1.5.6 with AutoDock 4.2 to observe the affinity and molecular interactions between molecules of Fe-phthalocyanine (Fe-Pc) and Ga-phthalocyanine (Ga-Pc) against HasAp protein macromolecules. Furthermore, a protein-protein docking study of the ligand-protein complexes system was simulated to observe its effect on the binding area of the HasR protein macromolecules using PatchDock. Based on the ligand-protein docking results, Fe-phthalocyanine (Fe-Pc) compounds have the best affinity for both HasAp proteins, with a binding energy value of -68.45 kJ/mol and -69.16 kJ/mol, respectively. The protein-protein docking study results between the complex compound Fe-phthalocyanine (Fe-Pc) and HasAp protein against HasR protein have a positive Atomic Contact Energy (ACE) value, with an ACE value of 556.56 kJ/mol. Differences in the molecular structure of phthalocyanine compounds are proven to be able to influence the mechanism of action against the target protein. Therefore, the results of this study can be a reference in designing the structure of phthalocyanine compounds as photosensitizer candidates in photodynamic therapy.</span></p>

In-silico Structural and Molecular Docking-Based Drug Discovery Against Viral Protein (VP40) of Marburg Virus: A Causative Agent of MAVD

The Marburg virus (MARV) is reported to induce extreme hemorrhagic fever (MHF) with a high degree of infectivity and lethality in both human and non-human primates. An appropriate vaccination for this virus’s treatment is not yet usable, and thus needs intensive attempts on multiple scales. In this study, we employed the Computer-Aided Drug Design (CADD) based approach to identify the drug-like compounds inhibiting the replication of the Viral protein (VP40) of MARV. Our database search using an online database “PubChem” retrieved ∼3000 compounds structure-based similarity. Lipinski’s rule was applied to evaluate further the drug-like compounds, followed by molecular docking-based screening, and the selection of screening ligand complex with VP40 based on S-score (lower than reference Favipiravir inhibitor) and root-mean-square-deviation (RMSD) value (probably less than 2) using AutoDock 4.2. Resultantly, ∼100 compounds were identified having strong interaction with VP40 of MARV. After evaluating their binding energy using the AutoDock 4.2 software, four compounds (CID-67534452, CID-72201087, CID-123273976, CID-153708661) were identified that showed strongest binding energy with VP40 of MARV and strong inhibition effect than the Favipiravir. Robust binding energy, useful ADMET parameters and drug-likeness suggest that these candidates “CID-67534452, CID-72201087, CID-123273976, CID-153708661” have tremendous potential to stop the replication of MARV, hence might lead to the cure of MAVD.

COVID-19 Protease Inhibitor using Azole N-Mannich Bases: A Molecular Docking Approach

Coronaviruses are the largest group of viruses belonging to the Nidovirales order, which includes Coronaviridae, Arteriviridae and Roniviridae families. In this work, a molecular modeling technique is adopted to find out the excellent moiety to inhibit the protease enzyme which is present in the coronavirus. Autodock 4.2 tool was used to find out the docking score of 32 ligands. The molinspiration server helps to find out the drug-likeness property and whether these ligands having a binding towards the protease enzyme. The synthetic N-Mannich bases of azole were docked with COVID-19 main protease in complex with an inhibitor N3 (PDB id: 6lu7). Among 32 ligand molecules, around 25 ligands showed an excellent binding score when compared to the standard drug favipiravir. The presence of dimethyl group in the pyrazole nucleus helps good interaction with protease enzyme. Among the Mannich bases, the secondary amine mannich base of piperazine considered as the best derivative to inhibit the protease enzyme.

Studi Interaksi Senyawa Turunan Saponin dari Daun Bidara Arab (Ziziphus spina-christi L.) sebagai Antiseptik Alami secara In Silico

Christinin merupakan senyawa turunan glikosida saponin yang paling banyak terdapat dalam daun bidara arab (Ziziphus spina-christi L.). Terdapat empat tipe christinin yaitu christinin-A, B, C, dan D yang diduga memiliki aktivitas sebagai antimikroba yang efektif terhadap bakteri dan jamur, seperti Staphylococcus epidermidis, Echerichia coli, dan Candida albicans yang sering menyebabkan infeksi pada permukaan kulit yang biasanya dapat diatasi dengan penggunaan cairan antiseptik. Penelitian ini bertujuan untuk mengidentifikasi, mengevaluasi serta mengeksplorasi afinitas dan interaksi molekular antara senyawa christinin-A, B, C, dan D terhadap makromolekul target pada Staphylococcus epidermidis, Echerichia coli dan Candida albicans dengan menggunakan simulasi penambatan molekular secara in silico. Molekul senyawa uji terlebih dahulu dioptimasi geometri dengan menggunakan perangkat lunak GaussView 5.0.8 dan Gaussian09. Konformasi terbaik dipilih untuk dilakukan studi interaksi terhadap makromolekul target dengan menggunakan perangkat lunak MGLTools 1.5.6 yang dilengkapi dengan AutoDock 4.2. Interaksi yang terbentuk selanjutnya diamati dengan menggunakan perangkat lunak BIOVIA Discovery Studio 2020. Berdasarkan hasil dari simulasi penambatan molekular, senyawa christinin memiliki afinitas yang baik terhadap makromolekul target pada Staphylococcus epidermidis, Echerichia coli dan Candida albicans. Dengan demikian, senyawa tersebut diprediksi dapat digunakan sebagai kandidat komponen utama dari antiseptik alami.

DOCKING MOLEKULER SENYAWA B-KAROTEN DALAM TANAMAN KELOR (Moringa Oleifera L.) SEBAGAI PENGHAMBAT ENZIM TIROSINASE DENGAN AUTODOCK – VINA

Hydroquinone has been used in cosmetics because of its whitening activity. In previous studies, B-carotene in Moringa plants was also known as an inhibitor of the tyrosinase enzyme. It is necessary to know how the interaction mechanism of B-carotene with tyrosinase (5M8N) and which compounds between hydroquinone and B-carotene provide computationally better activity as whitening. Tyrosinase was prepared using Discovery Studio Visualizer. Ligands were prepared using Autodock 4.2. Autodock-Vina is used for ligand docking between proteins. The result is the binding affinity (kcal/mol) of the ligand to protein. Visualization of docking between ligands and proteins using the Ligplot + Program with a 1 year license. Media used for the docking process is a computer with an Intel Core i7-3770 CPU with a speed of 3.40 GHz 8 cores, 1920x1080p resolution, VGA NVIDIA GeForce GTX 750, 8 GB RAM, Windows 8 64-bit. The docking results showed that the binding affinity of B-carotene to tyrosinase was -11.2 while hydroquinone with tyrosinase was -5.4 with RMSD 0. The results of visualization showed that B-carotene binds more amino acid receptors than hydroquinone. B-carotene in moringa has been shown to be active not only in wet laboratories, but also in dry laboratories.