Toward the Discovery of Vaccine Adjuvants: Coupling In Silico Screening and In Vitro Analysis of Antagonist Binding to Human and Mouse CCR4 Receptors

Background: Adjuvants enhance or modify an immune response that is made to an antigen. An antagonist of the chemokine CCR4 receptor can display adjuvant-like properties by diminishing the ability of CD4+CD25+ regulatory T cells (Tregs) to down-regulate immune responses. Methodology: Here, we have used protein modelling to create a plausible chemokine receptor model with the aim of using virtual screening to identify potential small molecule chemokine antagonists. A combination of homology modelling and molecular docking was used to create a model of the CCR4 receptor in order to investigate potential lead compounds that display antagonistic properties. Three-dimensional structure-based virtual screening of the CCR4 receptor identified 116 small molecules that were calculated to have a high affinity for the receptor; these were tested experimentally for CCR4 antagonism. Fifteen of these small molecules were shown to inhibit specifically CCR4-mediated cellmigration, including that of CCR4(+) Tregs. Significance: Our CCR4 antagonists act as adjuvants augmenting human T cell proliferation in an in vitro immune response model and compound SP50 increases T cell and antibody responses in vivo when combined with vaccine antigens of Mycobacterium tuberculosis and Plasmodium yoelii in mice.

In silico screening of HIV-1 non-nucleoside reverse transcriptase and protease inhibitors

Two targets, reverse transcriptase (RT) and protease from HIV-1, were used during the past two decades to the discovery of non-nucleoside reverse transcriptase inhibitors (NNRTI) and protease inhibitors (PI) that belong to the arsenal of the antiretroviral therapy. Herein these enzymes were chosen as templates for conducting a computer-aided ligand design. Ligand and structure-based drug designs were the starting points to select compounds from a database bearing more than five million compounds by means of cheminformatic tools. New promising lead structures are retrieved from the database, which are open to acquisition and test. Classes of molecules already described as NNRTI or PI in the literature also came out and were useful to prove the reliability of the workflow, and thus validating the work carried out so far. (c) 2007 Elsevier Masson SAS. All rights reserved.

Toward the discovery of vaccine adjuvants:coupling in silico screening and in vitro analysis of antagonist binding to human and mouse CCR4 receptors

Background Adjuvants enhance or modify an immune response that is made to an antigen. An antagonist of the chemokine CCR4 receptor can display adjuvant-like properties by diminishing the ability of CD4+CD25+ regulatory T cells (Tregs) to down-regulate immune responses. Methodology Here, we have used protein modelling to create a plausible chemokine receptor model with the aim of using virtual screening to identify potential small molecule chemokine antagonists. A combination of homology modelling and molecular docking was used to create a model of the CCR4 receptor in order to investigate potential lead compounds that display antagonistic properties. Three-dimensional structure-based virtual screening of the CCR4 receptor identified 116 small molecules that were calculated to have a high affinity for the receptor; these were tested experimentally for CCR4 antagonism. Fifteen of these small molecules were shown to inhibit specifically CCR4-mediated cell migration, including that of CCR4+ Tregs. Significance Our CCR4 antagonists act as adjuvants augmenting human T cell proliferation in an in vitro immune response model and compound SP50 increases T cell and antibody responses in vivo when combined with vaccine antigens of Mycobacterium tuberculosis and Plasmodium yoelii in mice.

Descubrimiento de fármacos basado en cribado virtual refinado con enfoques neuronales paralelos

En el campo de la medicina clínica es crucial poder determinar la seguridad y la eficacia de los fármacos actuales y además acelerar el descubrimiento de nuevos compuestos activos. Para ello se llevan a cabo ensayos de laboratorio, que son métodos muy costosos y que requieren mucho tiempo. Sin embargo, la bioinformática puede facilitar enormemente la investigación clínica para los fines mencionados, ya que proporciona la predicción de la toxicidad de los fármacos y su actividad en enfermedades nuevas, así como la evolución de los compuestos activos descubiertos en ensayos clínicos. Esto se puede lograr gracias a la disponibilidad de herramientas de bioinformática y métodos de cribado virtual por ordenador (CV) que permitan probar todas las hipótesis necesarias antes de realizar los ensayos clínicos, tales como el docking estructural, mediante el programa BINDSURF. Sin embargo, la precisión de la mayoría de los métodos de CV se ve muy restringida a causa de las limitaciones presentes en las funciones de afinidad o scoring que describen las interacciones biomoleculares, e incluso hoy en día estas incertidumbres no se conocen completamente. En este trabajo abordamos este problema, proponiendo un nuevo enfoque en el que las redes neuronales se entrenan con información relativa a bases de datos de compuestos conocidos (proteínas diana y fármacos), y se aprovecha después el método para incrementar la precisión de las predicciones de afinidad del método de CV BINDSURF.

Molecular Modelling of Estrogen-Producing Enzymes CYP450 Aromatase and 17beta-Hydroxysteroid Dehydrogenase Type 1

Breast cancer is the most common cancer in women in the western countries. Approximately two-thirds of breast cancer tumours are hormone dependent, requiring estrogens to grow. Estrogens are formed in the human body via a multistep route starting from cholesterol. The final steps in the biosynthesis include the CYP450 aromatase enzyme, converting the male hormones androgens (preferred substrate androstenedione ASD) into estrogens(estrone E1), and the 17beta-HSD1 enzyme, converting the biologically less active E1 into the active hormone 17beta-hydroxyestradiol E2. E2 is bound to the nuclear estrogen receptors causing a cascade of biochemical reactions leading to cell proliferation in normal tissue, and to tumour growth in cancer tissue. Aromatase and 17beta-HSD1 are expressed in or near the breast tumour, locally providing the tissue with estrogens. One approach in treating hormone dependent breast tumours is to block the local estrogen production by inhibiting these two enzymes. Aromatase inhibitors are already on the market in treating breast cancer, despite the lack of an experimentally solved structure. The structure of 17beta-HSD1, on the other hand, has been solved, but no commercial drugs have emerged from the drug discovery projects reported in the literature. Computer-assisted molecular modelling is an invaluable tool in modern drug design projects. Modelling techniques can be used to generate a model of the target protein and to design novel inhibitors for them even if the target protein structure is unknown. Molecular modelling has applications in predicting the activities of theoretical inhibitors and in finding possible active inhibitors from a compound database. Inhibitor binding at atomic level can also be studied with molecular modelling. To clarify the interactions between the aromatase enzyme and its substrate and inhibitors, we generated a homology model based on a mammalian CYP450 enzyme, rabbit progesterone 21-hydroxylase CYP2C5. The model was carefully validated using molecular dynamics simulations (MDS) with and without the natural substrate ASD. Binding orientation of the inhibitors was based on the hypothesis that the inhibitors coordinate to the heme iron, and were studied using MDS. The inhibitors were dietary phytoestrogens, which have been shown to reduce the risk for breast cancer. To further validate the model, the interactions of a commercial breast cancer drug were studied with MDS and ligand–protein docking. In the case of 17beta-HSD1, a 3D QSAR model was generated on the basis of MDS of an enzyme complex with active inhibitor and ligand–protein docking, employing a compound library synthesised in our laboratory. Furthermore, four pharmacophore hypotheses with and without a bound substrate or an inhibitor were developed and used in screening a commercial database of drug-like compounds. The homology model of aromatase showed stable behaviour in MDS and was capable of explaining most of the results from mutagenesis studies. We were able to identify the active site residues contributing to the inhibitor binding, and explain differences in coordination geometry corresponding to the inhibitory activity. Interactions between the inhibitors and aromatase were in agreement with the mutagenesis studies reported for aromatase. Simulations of 17beta-HSD1 with inhibitors revealed an inhibitor binding mode with hydrogen bond interactions previously not reported, and a hydrophobic pocket capable of accommodating a bulky side chain. Pharmacophore hypothesis generation, followed by virtual screening, was able to identify several compounds that can be used in lead compound generation. The visualisation of the interaction fields from the QSAR model and the pharmacophores provided us with novel ideas for inhibitor development in our drug discovery project.

Computer-Aided Drug Design of Pyranopyrazoles and Related Compounds for Checkpoint Kinase-1

Checkpoint-1 kinase plays an important role in the G(2)M cell cycle control, therefore its inhibition by small molecules is of great therapeutic interest in oncology. In this paper, we have reported the virtual screening of an in-house library of 2499 pyranopyrazole derivatives against the ATP-binding site of Chk1 kinase using Glide 5.0 program, which resulted in six hits. All these ligands were docked into the site forming most crucial interactions with Cys87, Glu91 and Leu15 residues. From the observed results these ligands are suggested to be potent inhibitors of Chk1 kinase with sufficient scope for further elaboration.

Specific Small-Molecule Activator of Aurora Kinase A Induces Autophosphorylation in a Cell-Free System

Aurora kinases are essential for chromosomal segregation and cell division and thereby important for maintaining the proper genomic integrity. There are three classes of aurora kinases in humans: A, B, and C. Aurora kinase A is frequently overexpressed in various cancers. The link of the overexpression and tumorigenesis is yet to be understood. By employing virtual screening, we have found that anacardic acid, a pentadecane aliphatic chain containing hydroxylcarboxylic acid, from cashew nut shell liquid could be docked in Aurora kinases A and B. Remarkably, we found that anacardic acid could potently activate the Aurora kinase A mediated phosphorylation of histone H3, but at a similar concentration the activity of aurora kinase B remained unaffected in vitro. Mechanistically, anacardic acid induces the structural changes and also the autophosphorylation of the aurora kinase A to enhance the enzyme activity. This data thus indicate anacardic acid as the first small-molecule activator of Aurora kinase, which could be highly useful for probing the function of hyperactive (overexpressed) Aurora kinase A.

11β-Hydroxysteroid dehydrogenase inhibitors and selectivity modeling of 11β-HSDs

11β-hydroksisteroididehydrogenaasientsyymit (11β-HSD) 1 ja 2 säätelevät kortisonin ja kortisolin määrää kudoksissa. 11β-HSD1 -entsyymin ylimäärä erityisesti viskeraalisessa rasvakudoksessa aiheuttaa metaboliseen oireyhtymän klassisia oireita, mikä tarjoaa mahdollisuuden metabolisen oireyhtymän hoitoon 11β-HSD1 -entsyymin selektiivisellä estämisellä. 11β-HSD2 -entsyymin inhibitio aiheuttaa kortisonivälitteisen mineralokortikoidireseptorien aktivoitumisen, mikä puolestaan johtaa hypertensiivisiin haittavaikutuksiin. Haittavaikutuksista huolimatta 11β-HSD2 -entsyymin estäminen saattaa olla hyödyllistä tilanteissa, joissa halutaan nostaa kortisolin määrä elimistössä. Lukuisia selektiivisiä 11β-HSD1 inhibiittoreita on kehitetty, mutta 11β-HSD2-inhibiittoreita on raportoitu vähemmän. Ero näiden kahden isotsyymin aktiivisen kohdan välillä on myös tuntematon, mikä vaikeuttaa selektiivisten inhibiittoreiden kehittämistä kummallekin entsyymille. Tällä työllä oli kaksi tarkoitusta: (1) löytää ero 11β-HSD entsyymien välillä ja (2) kehittää farmakoforimalli, jota voitaisiin käyttää selektiivisten 11β-HSD2 -inhibiittoreiden virtuaaliseulontaan. Ongelmaa lähestyttiin tietokoneavusteisesti: homologimallinnuksella, pienmolekyylien telakoinnilla proteiiniin, ligandipohjaisella farmakoforimallinnuksella ja virtuaaliseulonnalla. Homologimallinnukseen käytettiin SwissModeler -ohjelmaa, ja luotu malli oli hyvin päällekäinaseteltavissa niin templaattinsa (17β-HSD1) kuin 11β-HSD1 -entsyymin kanssa. Eroa entsyymien välillä ei löytynyt tarkastelemalla päällekäinaseteltuja entsyymejä. Seitsemän yhdistettä, joista kuusi on 11β-HSD2 -selektiivisiä, telakoitiin molempiin entsyymeihin käyttäen ohjelmaa GOLD. 11β-HSD1 -entsyymiin yhdisteet kiinnittyivät kuten suurin osa 11β-HSD1 -selektiivisistä tai epäselektiivisistä inhibiittoreista, kun taas 11β-HSD2 -entsyymiin kaikki yhdisteet olivat telakoituneet käänteisesti. Tällainen sitoutumistapa mahdollistaa vetysidokset Ser310:een ja Asn171:een, aminohappoihin, jotka olivat nähtävissä vain 11β-HSD2 -entsyymissä. Farmakoforimallinnukseen käytettiin ohjelmaa LigandScout3.0, jolla ajettiin myös virtuaaliseulonnat. Luodut kaksi farmakoforimallia, jotka perustuivat aiemmin telakointiinkin käytettyihin kuuteen 11β-HSD2 -selektiiviseen yhdisteeseen, koostuivat kuudesta ominaisuudesta (vetysidosakseptori, vetysidosdonori ja hydrofobinen), ja kieltoalueista. 11β-HSD2 -selektiivisyyden kannalta tärkeimmät ominaisuudet ovat vetysidosakseptori, joka voi muodostaa sidoksen Ser310 kanssa ja vetysidosdonori sen vieressä. Tälle vetysidosdonorille ei löytynyt vuorovaikutusparia 11β-HSD2-mallista. Sopivasti proteiiniin orientoitunut vesimolekyyli voisi kuitenkin olla sopiva ratkaisu puuttuvalle vuorovaikutusparille. Koska molemmat farmakoforimallit löysivät 11β-HSD2 -selektiivisiä yhdisteitä ja jättivät epäselektiivisiä pois testiseulonnassa, käytettiin molempia malleja Innsbruckin yliopistossa säilytettävistä yhdisteistä (2700 kappaletta) koostetun tietokannan seulontaan. Molemmista seulonnoista löytyneistä hiteistä valittiin yhteensä kymmenen kappaletta, jotka lähetettiin biologisiin testeihin. Biologisien testien tulokset vahvistavat lopullisesti sen kuinka hyvin luodut mallit edustavat todellisuudessa 11β-HSD2 -selektiivisyyttä.

Deorphanization of Malonyl CoA:ACP Transacylase Drug Target in Plasmodium falciparum (PfFabD) Using Bacterial Antagonists: A Piggyback' Approach for Antimalarial Drug Discovery

Quest for new drug targets in Plasmodium sp. has underscored malonyl CoA:ACP transacylase (PfFabD) of fatty acid biosynthetic pathway in apicoplast. In this study, a piggyback approach was employed for the receptor deorphanization using inhibitors of bacterial FabD enzymes. Due to the lack of crystal structure, theoretical model was constructed using the structural details of homologous enzymes. Sequence and structure analysis has localized the presence of two conserved pentapeptide motifs: GQGXG and GXSXG and five key invariant residues viz., Gln109, Ser193, Arg218, His305 and Gln354 characteristic of FabD enzyme. Active site mapping of PfFabD using substrate molecules has disclosed the spatial arrangement of key residues in the cavity. As structurally similar molecules exhibit similar biological activities, signature pharmacophore fingerprints of FabD antagonists were generated using 0D-3D descriptors for molecular similarity-based cluster analysis and to correlate with their binding profiles. It was observed that antagonists showing good geometrical fitness score were grouped in cluster-1, whereas those exhibiting high binding affinities in cluster-2. This study proves important to shed light on the active site environment to reveal the hotspot for binding with higher affinity and to narrow down the virtual screening process by searching for close neighbors of the active compounds.

Inhibition of Mycobacterium tuberculosis topoisomerase I by m-AMSA, a eukaryotic type II topoisomerase poison

m-AMSA, an established inhibitor of eukaryotic type II topoisomerases, exerts its cidal effect by binding to the enzyme-DNA complex thus inhibiting the DNA religation step. The molecule and its analogues have been successfully used as chemotherapeutic agents against different forms of cancer. After virtual screening using a homology model of the Mycobacterium tuberculosis topoisomerase I, we identified m-AMSA as a high scoring hit. We demonstrate that m-AMSA can inhibit the DNA relaxation activity of topoisomerase I from M. tuberculosis and Mycobacterium smegmatis. In a whole cell assay, m-AMSA inhibited the growth of both the mycobacteria. (C) 2014 Elsevier Inc. All rights reserved.

Découverte d'inhibiteurs de la dihydrofolate réductase R67 impliquée dans la résistance au triméthoprime.

Le triméthoprime (TMP) est un antibiotique communément utilisé depuis les années 60. Le TMP est un inhibiteur de la dihydrofolate réductase (DHFR) bactérienne chromosomale. Cette enzyme est responsable de la réduction du dihydrofolate (DHF) en tétrahydrofolate (THF) chez les bactéries, qui lui, est essentiel à la synthèse des purines et ainsi, à la prolifération cellulaire. La résistance bactérienne au TMP est documentée depuis plus de 30 ans. Une des causes de cette résistance provient du fait que certaines souches bactériennes expriment une DHFR plasmidique, la DHFR R67. La DHFR R67 n'est pas affectée par le TMP, et peut ainsi remplacer la DHFR chromosomale lorsque celle-ci est inhibée par le TMP. À ce jour, aucun inhibiteur spécifique de la DHFR R67 est connu. En découvrant des inhibiteurs contre la DHFR R67, il serait possible de lever la résistance au TMP que la DHFR R67 confère aux bactéries. Afin de découvrir des inhibiteurs de DHFR R67, les approches de design à base de fragments et de criblage virtuel ont été choisies. L'approche de design à base de fragments a permis d'identifier sept composés simples et de faible poids moléculaire (fragments) inhibant faiblement la DHFR R67. À partir de ces fragments, des composés plus complexes et symétriques, inhibant la DHFR R67 dans l'ordre du micromolaire, ont été élaborés. Des études cinétiques ont montré que ces inhibiteurs sont compétitifs et qu'au moins deux molécules se lient simultanément dans le site actif de la DHFR R67. L'étude d'analogues des inhibiteurs micromolaires de la DHFR R67 a permis de déterminer que la présence de groupements carboxylate, benzimidazole et que la longueur des molécules influencent la puissance des inhibiteurs. Une étude par arrimage moléculaire, appuyée par les résultats in vitro, a permis d'élaborer un modèle qui suggère que les résidus Lys32, Gln67 et Ile68 seraient impliqués dans la liaison avec les inhibiteurs. Le criblage virtuel de la librairie de 80 000 composés de Maybridge avec le logiciel Moldock, et les essais d'inhibition in vitro des meilleurs candidats, a permis d'identifier quatre inhibiteurs micromolaires appartenant à des familles distinctes des composés précédemment identifiés. Un second criblage virtuel, d'une banque de 6 millions de composés, a permis d'identifier trois inhibiteurs micromolaires toujours distincts. Ces résultats offrent la base à partir de laquelle il sera possible de développer iv des composés plus efficaces et possédant des propriétés phamacologiquement acceptables dans le but de développer un antibiotique pouvant lever la résistance au TMP conféré par la DHFR R67.

Étude des déterminants moléculaires de la signalisation des récepteurs couplés aux protéines G et développement d'outils pour l'étude de l'effecteur bêta-arrestine.

Les récepteurs couplés aux protéines G (RCPG) constituent la plus grande famille de protéines membranaires du génome humain. Ils transmettent les signaux extracellulaires provenant de plusieurs stimuli comme les odeurs, les ions, les hormones et les neurotransmetteurs, à l'intérieur des cellules. En se liant aux RCPGs, ces molécules contribuent à la stabilisation des changements conformationnels activateurs qui se propagent jusqu'au domaine intracellulaire des récepteurs. Ces derniers engagent ensuite un ou plusieurs effecteurs, comme les protéines G hétérotrimériques et les β-arrestines (βarrs), qui activent une cascade d'événements moléculaires menant à la réponse cellulaire.Récemment, la publication de structures cristallines de RCPGs liant des ligands diffusibles a offert une opportunité de raffiner à une résolution atomique les modèles des mécanismes de transduction des signaux. Dans la première partie de cette thèse, nous avons donc exploré les déterminants de la signalisation du récepteur prototypique β2-adrénergique (β2AR), induite par les β-bloqueurs. En ne tenant compte que de leur efficacités sur le β2AR dans les voies de l'adénylate cyclase (AC) et des protéines kinases activées par les facteurs mitogéniques (MAPK), les β-bloqueurs peuvent être classés en 3 groupes distincts (agoniste inverse AC / agoniste MAPK, antagoniste neutre AC / agoniste MAPK et agoniste inverse AC / agoniste inverse MAPK). Afin de déterminer le lien entre leur efficacité et leur mode de liaison, nous avons réalisé des expériences d'arrimages moléculaires in silico entre des β-bloqueurs de chacun des groupes et la structure cristalline du β2AR liée au carazolol. De manière intéressante, les ligands à l'intérieur d'un groupe partagent un mode de liaison, alors que ceux des ligands entre les groupes divergent, suggérant que le mode de liaison des β-bloqueurs pourrait être utilisé pour prédire leur l'efficacité. En accord avec cette hypothèse, nous avons prédit et confirmé l'efficacité agoniste MAPK du carazolol, un inverse agoniste AC du β2AR se liant au récepteur de manière similaire au groupe inverse agoniste AC / agoniste MAPK. De manière intéressante, le groupement aryl des ligands agonistes inverses agonistes AC / agoniste MAPK, le seul groupement chimique variable de ce groupe, est prédite pour lier la région des 3e et 5e hélices transmembranaires (TM3 et TM5). Nous avons donc émis l'hypothèse que cette région pourrait être un déterminant de l'efficacité de ces ligands. En accord avec cette dernière, la mutation de 2 résidus (T118I, S203A) localisés proches du site de liaison des groupements aryls des β-bloqueurs, prévient l'efficacité agoniste inverse de l'ICI-118551 sur la voie de l'AC sans affecter l'efficacité d'un agoniste, indiquant que cette région est importante pour la transmission de l'effet agoniste inverse, du moins sur la voie de l'AC. Les βarrs sont des protéines d'échafaudage qui coordonnent la formation de complexes avec plusieurs dizaines d'effecteurs de signalisation. Originalement identifiées pour leur rôle dans la désensibilisation et l'internalisation des RCPGs, elles sont aussi d'importants effecteurs de la signalisation des RCPGs indépendante des protéines G hétérotrimériques. Cependant, contrairement aux protéines G hétérotrimériques, il n'existe que peu d'outils pour les étudier. Ainsi, la deuxième partie de la thèse est dédiée au développement d'outils pour l'étude des βarrs. À cette fin, nous avons d'abord tenté de transposer une méthode de mesure de l'interaction entre 2 protéines par la technologie de transfert d'énergie de bioluminescence par résonance (BRET) en microscopie et chez des souris transgéniques afin de mesurer de manière subcellulaire et dans un contexte natif l'engagement de la βarr à des RCPGs. Ainsi, nous avons établi les preuves de principe que le BRET peut être utilisé pour localiser l'interaction entre la βarr et le récepteur de la vasopressine de type 2 (V2R) sur une cellule au microscope et pour détecter l'interaction entre la βarr et le β2AR sur des tissus de souris transgéniques exprimant ces protéines fusionnées avec des partenaires BRET. Finalement, il n'existe aucun inhibiteur pharmacologique ciblant les βarrs. Ainsi, grâce à la combinaison d'approches de criblage virtuel sur un modèle de la structure des βarrs et d'essais de validation cellulaire, nous avons développé un inhibiteur pharmacologique des βarrs. À l'aide de cet outil, nous avons confirmé l'implication des βarrs dans l'activation des MAPK par le V2R, mais aussi montré un nouveau rôle des βarrs dans le recyclage du β2AR. Les connaissances et outils développés dans cette thèse permettront de mieux comprendre les déterminants moléculaires de la signalisation des RCPGs et entre autres, grâce à des nouvelles approches pour étudier le rôle cellulaire et physiologique des βarrs.

Discovery of novel Trypanosoma cruzi glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase inhibitors

Based on its essential role in the life cycle of Trypanosoma cruzi, the glycolytic enzyme glyceraldehyde 3-phosphate dehydrogenase (GAPDH) has been considered a promising target for the development of novel chemotherapeutic agents for the treatment of Chagas` disease. In the course of our research program to discover novel inhibitors of this trypanosomatid enzyme, we have explored a combination of structure and ligand-based virtual screening techniques as a complementary approach to a biochemical screening of natural products using a standard biochemical assay. Seven natural products, including anacardic acids,. avonoid derivatives, and one glucosylxanthone were identified as novel inhibitors of T. cruzi GAPDH. Promiscuous inhibition induced by nonspecific aggregation has been discarded as specific inhibition was not reversed or affected in all cases in the presence of Triton X-100, demonstrating the ability of the assay to find authentic inhibitors of the enzyme. The structural diversity of this series of promising natural products is of special interest in drug design, and should therefore be useful in future medicinal chemistry efforts aimed at the development of new GAPDH inhibitors having increased potency. (C) 2009 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Crystal structure of Schistosoma purine nucleoside phosphorylase complexed with a novel monocyclic inhibitor

A novel inhibitor of Schistosoma PNP was identified using an ""in silico"" approach allied to enzyme inhibition assays. The compound has a monocyclic structure which has not been previously described for PNP inhibitors The crystallographic structure of the complex was determined and used to elucidate the binding mode within the active site Furthermore, the predicted pose was very similar to that determined crystallographically, validating the methodology The compound Sm_VS1, despite its low molecular weight, possesses an IC(50) of 1 3 mu M, surprisingly low when compared with purine analogues This is presumably due to the formation of eight hydrogen bonds with key residues in the active site E203, N245 and T244. The results of this study highlight the importance of the use of multiple conformations for the target during virtual screening. Indeed the Sm_VS1 compound was only identified after flipping the N245 side chain It is expected that the structure will be of use in the development of new highly active non-purine based compounds against the Sclustosoma enzyme. (c) 2010 Elsevier B V. All rights reserved

Pharmacophore Model of Cruzain Inhibitors

Chagas disease, caused by the protozoan Trypanosoma cruzi, is one of the most serious amongst the so-called neglected diseases in Latin America, specially in Brazil. So far there has been no effective treatment for the chronic phase of this disease. Cruzain is a major cysteine protease of T cruzi and it is recognized as a valid target for Chagas disease chemotherapy. The mechanism of cruzain action is associated with the nucleophilic attack of an activated sulfur atom towards electrophilic groups. In this report, features of a putative pharmacophore model of the enzyme, developed as a virtual screening tool for the selection of potential cruzain inhibitors, are described. The final proposed model was applied to the ZINC v.7 database and afterwards experimentally validated by an enzymatic inhibition assay. One of the compounds selected by the model showed cruzain inhibition in the low micromolar range.