隐孢子虫IMPDH抑制剂的药效团虚拟筛选和分子对接

医学信息学解锁24（2021）100583通过药效团建模、虚拟筛选和分子对接Kalpana Katiyara，*，Ramesh Kumar Srivastavab，Ravindra Nath ca印度北方邦坎普尔Ambedkar博士残疾人技术研究所b印度中央药用和芳香植物研究所c印度坎普尔Chatrapati Sahu Ji Maharaj大学A R T I C L EI N FO关键词：隐孢子虫病肌苷 5′-单磷酸脱氢酶药效团虚拟筛选分子对接分子模拟A B S T R A C T背景与目的：隐孢子虫病是一种严重危害人类健康的传染病，在免疫功能低下、HIV/AIDS患者和幼儿中可引起严重后果。隐孢子虫是隐孢子虫病的病原体。目前可用的化疗选择并不能完全有效地遏制所有患者的疾病威胁。病原体的实验可追溯性被剥夺，缺乏合适的体内模型是阻碍可靠的化疗选择的发展的几个因素，尽管不断努力。正在进行的COVID-19大流行扩大了这一差距，因为大多数科学资源和研究的优先事项发生了变化。本文报道了微小隐孢子虫（Cryptosporidium parvum，C. parvum）发现了许多新的靶点，如肌苷5′-单磷酸脱氢酶（IMPDH）、乳酸脱氢酶（Lactate Dehydrogenase）、Genase和更多。该寄生虫利用宿主腺苷库以流线型途径合成鸟嘌呤核苷酸，其中IMPDH催化第一个限速步骤。本研究的目的是发现新的抗隐孢子虫剂，对IMPDH的寄生虫。方法和结果：在本研究中，使用PharmaGist（https://bioinfo3d.cs.tau.ac.il/PharmaGist/）工具生成药效团模型，使用先前报告的微小隐孢子虫IMPDH（CpIMPDH）抑制剂，IC50值范围为0.009μ M至0.028μ M。具有最高分数的模型用作3D查询，用于通过ZINC pharmer（zincpharmer.csb.pitt.edu/）工具对锌数据库进行高通量筛选。将筛选的http://www.swissadme.ch/最后，对最佳的三个“命中”或提出的前导（ZINC 09672610、ZINC16511373和ZINC 39780256）对接的CpIMPDH进一步进行50 ns分子动力学模拟（MDL）分析以进行稳定性分析。结论和意义：ZINC 09672610和ZINC 39780256化合物对CpIMPDH显示出优异的计算机模拟抗肿瘤疗效。这些化合物被用作发现和开发新的抗隐孢子虫化合物的起点。利用这三种分子可以设计出未来的抗1. 介绍目前正在进行的COVID-19大流行是自1918年流感大流行以来最持久、最具破坏性和最致命的传染病爆发。COVID-19大流行改变了医疗保健系统的重点，以解决COVID-19大流行的问题，这严重限制了获得公共卫生设施的机会，以尽量减少寄生虫传染病的负担。药物由于COVID-19大流行造成的负担，发现和开发项目目前在资金投资方面面临障碍，并将科学资源优先转移到其他寄生虫病项目上[1]。在当前的大流行中，本文试图提供一个详细的概述隐孢子虫病，缺乏治疗，并提出新的药物生产的铅分子，以遏制隐孢子虫病，填补研究空白。* 通讯作者。电子邮件地址：kalpna@aith.ac.in（K. Katiyar），rksrivastava@cimap.res.in（R.K. Srivastava），rnkatiyar@gmail.com（R.Nath）。https://doi.org/10.1016/j.imu.2021.100583接收于2021年4月4日;接受于2021年4月19日2021年5月8日网上发售2352-9148/©2021的 自行发表通过Elsevier 公司这是一个开放接入文章下的CCBY-NC-ND许可证（http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/）中找到。可在ScienceDirect上获得目录列表医学信息学期刊主页：www.elsevier.com/locate/imuK. Katiyar等人医学信息学解锁24（2021）1005832=-隐孢子虫是一种引起慢性隐孢子虫病的原生动物球虫寄生虫。E.Tyzzer首先发现了隐孢子虫属（Cryptosporidium）。1936年，在对感染小鼠模型进行体内分析期间。后来，1976年发现了第一例人类隐孢子虫病，这种寄生虫很快出现在世界各地的许多肠道疾病中[2]。在系统发育上，该寄生虫属于顶复门、隐孢子虫科和隐孢子虫属。隐孢子虫属约有30-C. parvum和C.人类隐孢子虫病病例的90%以上是由人引起的[3，4]。寄生虫主要感染胃肠道微绒毛上皮细胞，导致上皮细胞死亡，导致绒毛萎缩、吸收不良和肠通透性改变，伴有发热、腹痛、呕吐和腹泻[5]。全球多中心研究将隐孢子虫属分类为：是亚洲和非洲幼儿中度至重度腹泻的第二大流行因素[6]。2016年，欧洲食源性网络对隐孢子虫进行了分级。在欧洲北部、西部、东部和西南部，作为第二和第八大优先级的食源性致病寄生虫[7]。然而，估计隐孢子虫病的疾病程度仍然是一个更具挑战性的因素，因为长期后果与寄生虫感染有关[8]。幸运的是，大多数感染在免疫功能正常的宿主中是自限性的，但在免疫抑制和HIV感染的宿主中可能危及生命。据预测，80%的艾滋病患者的死亡是由于弓形虫、隐孢子虫、微孢子虫属，和环孢子虫cayetanensis，和等孢囊菌belli而不是病毒本身。即使通常情况下，三分之一的艾滋病患者的死亡与肠道机会性寄生虫感染有关[9]。最近的一项系统回顾调查发现，在赞比亚的城市郊区和孟加拉国的贫民窟居住区，分别有30.7%和77%的学龄前儿童感染了寄生虫[10]。寄生虫在单一宿主中完成其生命周期，有性阶段和无性阶段。孢子化卵囊是唯一的环境阶段，是最终的感染源，通过多种途径感染人类。卵囊也负责对新鲜宿主进行感染。隐孢子虫病是通过摄入动物或人类来源的卵囊而传播的，这些卵囊随粪便释放，污染水和食物资源。粪-口直接或间接传播被认为是最常见的传播方式。粪-口传播的典型直接过程是人与人之间的接触、摄入受感染的食物和人畜共患病[12]。卵囊在不利的环境条件下存活，并且对常用的饮用水和废水处理方法具有抗性，因此隐孢子虫属（Cryptosporidium spp.）卵囊被认为是B型生物恐怖剂[13]。该寄生虫具有特殊的生理适应特征与他们兄弟姐妹的顶复体相比寄生虫的栖息地是细胞内，但细胞质外。寄生虫清除宿主的大部分生物分子，因此氨基酸、核苷酸和脂肪酸的从头生物寄生虫还伴随着缺乏基于细胞色素的呼吸链蛋白的原始线粒体，因此依赖于糖酵解产生能量[14]。IMPDH（EC 1.1.205）是肌苷合成的限速酶5′-单磷酸（I.M.P.）到黄苷5′-单磷酸（XMP）同时减少NAD+。XMP进一步被G.M. P.合酶转化为鸟苷5′-单磷酸（G. M. P.）。随后，一系列酶促反应将G.M.P.催化成核酸的结构单元（G.T.P.，dGTP）[15]。腺嘌呤和鸟嘌呤核苷酸是细胞生长和增殖所必需的，因此抑制CpIMPDH导致寄生虫的增殖和生长下降[16]。在一项研究中，Nwakaso N.Umejiego等人强调，底物IMP（肌苷-5皮瓣-类似活性位点的半胱氨酸残基攻击IMP，同时将氢离子转移到NAD+上，形成酶-XMP结合物（E-XMP）。随后的构象变化促进NADH释放和E-XMP的水解。E-XMP的水解是部分限速步骤。作者发现CpIMPDH和人IMPDH的动力学性质不同，利巴韦林和霉酚酸（MPA）在体内模型中阻断CpIMPDH催化[17]。另一项研究通过高通量筛选和抑制分析的体外试验开发发现了新的CpIMPDH抑制剂类别[18]。CpIMPDH基因通过侧向基因转移过程从ε-变形杆菌传递，因此其在动力学方面与人类对应物不同[19]。对研究的系统综述表明，CpIMPDH不仅是治疗隐孢子虫病的一个突出的药物靶标，而且也是治疗其他寄生虫病的一个突出的药物靶标。该综述还介绍了针对CpIMPDH开发的不同抑制剂的叙述性概述[20，21]。有充分的证据支持CpIMPDH的可拖曳性方面。比较基因组学分析显示，微小隐孢子虫的IMPDH、乳酸脱氢酶、脂肪酰辅酶A合成酶（LC-ACS）是一些非同源蛋白，与宿主相比具有不同的进化起源和动力学特性[22]。寄生虫不能从头合成嘌呤，并从宿主细胞中清除核苷酸。与专性胞内细菌衣原体和立克次体一样，寄生虫拥有最小的基因组[23]。因此，寄生虫在利用宿主代谢资源进行生长和发育方面是主人。寄生虫复杂的生命周期和对核苷酸的高代谢需求也使CpIMPDH成为开发下一代抗生素的关键药物靶标。巴龙霉素是一种氨基糖苷类，对C.但对艾滋病患者的疗效较差[24]。阿奇霉素，一种氮杂内酯类抗生素，当与巴龙霉素联合使用时，在HIV患者的一项小型开放标签试验中显示出有希望的结果（n 11)隐孢子虫病[25]。Nitazo X anide（NTZ）及其两种代谢物替唑X anide和替唑X anide -葡萄糖醛酸苷在小鼠、大鼠和仔猪体内对C.小孢子虫感染[26]。尽管隐孢子虫的总体健康和经济影响，但迄今为止，人类还没有受到限制的预防性抗生素治疗替代品。主要确认的治疗方法是硝唑尼特，可减少免疫功能正常的成年人腹泻的持续时间，但对婴儿或儿童仅有效[27]。体内和体外模型的研究C。小孢子虫发病机制的主要研究对象是无菌仔猪、新生小牛、免疫缺陷和免疫活性小鼠、HCT8细胞系、无细胞培养物、中空纤维技术、丝蛋白支架模型、结肠外植体、肺和小肠类器官以及干细胞衍生的培养物。这些模型是非常昂贵的技术和相关的限制[28]。的 计算机辅助 药物 设计 （CADD） 技术覆盖这些障碍以及其他一些不利因素。CADD技术大致分为基于配体的药物设计（基于药效团的方法）、基于结构的药物设计（基于分子对接的方法）以及定量结构-性质和定量结构-活性关系[29]。当一个或多个分子具有相同的生物活性时，由它们衍生的药效团代表其生物活性所必需的基本特征。药效团可用作3D查询，用于高通量和计算机筛选、先导发现、先导优化，以设计具有所需特征的新分子，并且还有助于评估分子之间的相似性和多样性[30，31]。另一方面，药效团可用于分子化学特征的比对或开发预测性3D QSAR模型[32]。 当前特征对齐和基于活性的3D QSAR建模K. Katiyar等人医学信息学解锁24（2021）1005833是可以用于形成最佳的基于配体的药效团模型的两种方法。D. S.，催化剂假说，阶段，和M。O.E.是通常用于此目的的工具。当已知所选靶标的三维（3D）结构信息时，可以使用基于结构的视角来生成药效团[33]。这项工作的目的是发现一种新的分子实体，作为CpIMPDH抑制剂具有改善的疗效。为了实现上述目标，我们进行了药效团建模，高通量虚拟筛选，分子对接，自由能计算和分子动力学模拟分析，以确定负责CpIMPDH抑制活性的配体和催化口袋之间的关键相互作用。对从ZINC数据库中选择的活性最高的三种化合物进行50 ns分子动力学模拟，以验证所提出的结合模式和结合亲和力。本研究所采用的方法的示意图见图11。1.一、2. 材料和方法2.1. 药效团生成药效团反映了配体和受体（蛋白质或核酸）的三维（3D）分子相互作用生态系统。3D药效团代表化学特征的总结，例如用作枢轴），其它靶配体在其上排列。基于理化特征和药效团评分，选择最佳药效团并以mol 2格式下载以进行进一步分析[35]。2.2. 虚拟筛选ZINCPharmer（http://zincpharmer.csb.pitt.edu/）是一种在线工具，用于针对提交的药效团查询高通量筛选小分子[36]。选择ZINC数据库的ZINC Purchase（https://zinc.docking.org/）子集（包含22，724，825个分子）进行虚拟筛选，其可提供新的化学部分作为CpIMPDH的抑制性配体[37]。筛选出与查询嗜酸粒显示最大同源性的分子。随后，这些应变或药物必须由分子量500 D、HBD 5、HBA 10和辛醇/水分配系数（LogP）值5的分子组成。<过滤的分子现在被认为是2.3. 分子对接CpIMPDH（PDB ID：4 IXH）（https://www.rcsb.org/），与配体Q21或（2s）-2-（萘-1-基氧基）-N-[2-（吡咯烷-1-基）氧基]-N-甲基-N-苯基]-N，N-二甲基-N氢键（H-键）、离子电荷、亲脂性和芳族连接（4-氨基吡啶）-1，3-苯并恶唑-5-基] 丙酰胺是 选择为当配体和受体结合时，触觉负责功能和生物反应的启动。因此，3D药效团模型用于从以数据库形式存储的数百万种化合物的化学空间中提取负载有所需化学特征的特定分子。根据药效团属性的推导方式，3D药效团推导方法可分为基于分子场、基于子结构模式和基于特征的方法[34]。使用PharmaGist工具（https://bioinfo3d.cs.tau.ac.il/PharmaGist/）在基于子结构模式的方法上生成3D药效团模型。当配体与受体相互作用时，配体可能有许多潜在的可行构象。PharmaGist为每个输入配体分别部署多个灵活的比对过程。生成候选药效团，其中一个配体用作枢轴（该算法挑选每个输入配体，潜在铅分子的结合模式确认[39]。该练习的目的是验证过滤的命中分子是否以精确的方向结合在靶蛋白 活 性 位 点 氨 基 酸 残 基 中 。 通 过 AutoDock Vina 工 具（www.example.com）对应变的http://vina.scripps.edu/在对接之前，通过去除水分子和极性氢原子以中和碱性和酸性氨基酸残基的电离来制备靶蛋白。MMFF力场用于靶蛋白的能量最小化。通过文献检索、PDBsum（http：//www. ebi.ac.uk/thornton-srv/databases/cgi-bin/pdbsum/），和 约束力-通过LIGPLOT+工具生成相互作用[41]。活性位点标记为天然配体（Q21）周围10 μ m的球体，目的蛋白（PDB ID：4IXH）。网格板X被铺设成50X 50X 50X.Y.Z.点的 最佳停靠 构成 的 安打 较高的图1.一、本研究采用的方法示意图。K. Katiyar等人医学信息学解锁24（2021）1005834与参考配体相比的结合自由能，并且证明与具有必要几何构型的重要活性位点残基相互作用的分子被选择为更理想的潜在先导分子。2.4. 分子动力学模拟进行分子动力学（MD）模拟以评估3. 结果和讨论3.1. 药效团模型生成药效团模型衍生自三种已知的活性（Q21或（2s）-2-（萘-1-基氧基）-N-[2-（吡啶-4-基）-1，3-苯并恶唑-5-基]丙酰胺; N 09或N-（4-氯-3-甲氧基苯基）-2-（4-甲氧基苯基）-2-（4-甲氧基苯基）丙酰胺）。所选先导化合物在CpIMPDH（PDB ID：4IXH）活性位点分子动力学模拟对于确定蛋白质-配体复合物在一段时间内的静态和动态行为是有价值的分子动力学模拟还揭示了生物分子复合物的构象、拓扑结构和三维坐标LiGRO是一种基于GUI的工具，用于使用Gromacs 5.1.5为MD模拟准备蛋白质-配体系统的设置文件，ACPYPE工具用于生成配体的拓扑和参数文件[42该系统与Tip 3 P水分子在立方盒中溶剂化，使得蛋白质-配体系统的每个原子与水盒边缘的距离为2nm。用0.15M浓度的NaCl中和系统进料。在N.V. T下平衡溶剂化的体系。和N.P.T.在310.15K和1.0大气压下，分别用改进的Berendsen恒温器和Parinello-Rahman恒压器进行了1ns的实验，然后进行了50 ns的实验。采用SHAKE算法对含氢原子的共价键进行计算。应用2飞秒（fs）的时间步长积分，并且每10皮秒（ps）存储帧。在生产运行后，分析轨迹的RMSD（均方根偏差），RMSF，和从MD模拟获得的氢键分布数据。铅分子与蛋白质4IXH的结合能为：使用Gromacs的MMPBSA（分子力学泊松-玻尔兹曼表面积）工具，使用来自MD轨迹的45-50纳秒（ns）的亚稳区域的最后100帧计算对每种蛋白质与配体复合物的最佳稳定模拟复合物进行了相互作用能的综合分析。蛋白质-配体相互作用能的平均值记录在吉布斯自由能项中[46]。Δ G（EE）范德华能+（EE）静电能+（EE）极性溶剂化能+（EE）SASA+（EE）SAV能+（EE）WCA能其中：Δ G-结合自由能SASA -G= Evdw+ Eele+ Eint+ GPB+ GSA-TS其中- Evdw=范德华自由能Eele=静电自由能Eint=内部自由能GPB=极性自由能GSA=非极性自由能TS=溶质熵比例蛋白质-配体复合物的结合自由能（ΔG结合）计算如下：ΔG结合=G复合物-G蛋白-G配体G复合物、 G蛋白和G配体分别是蛋白质-配体复合物、蛋白质和配体的自由能[47]。OX色烯并[4，3-C]吡唑-1（4 h）-基）乙酰胺; C64或N-（4-溴-苯基）-2-[2-（1，3-噻唑-2-基）-1h-苯并咪唑-1-基]与蛋白质结构共结晶（PDBID：4 IXH、4 QJ 1、3 KHJ），如补充图1所示[48]。输入配体的多个灵活比对生成药效团模型，并且在模型生成期间还考虑了输入配体的所有共享特征。氢键供体（HBD）、氢键受体（HBA）、芳环（AR）、疏水（HYD）、可正离子化（PI）、可负离子化（N.I.）选择特征作为模型的基本特征。然后基于分数比较所有生成的phar-macophores，并且用活性化合物和诱饵化合物绘制总高光，并且细节示于表1和图1B中。凌晨2选择具有最高得分（约33.068）并且覆盖输入配体的最大特征的药效团作为用于虚拟筛选的查询药效团。它是具有三个AR、一个HBD和两个HBA的六特征药效团，如图2B所示。之一在虚拟筛选期间禁用芳香特征，因为先前的研究证实在这种情况下只有两个AR特征是必要的[49]。基于靶标和基于配体的药效团特征最近被开发用于C.小肌苷5 ′-单磷酸脱氢酶（CpIMPDH）[50]。 他们的药效团模型有两个- AR，其中一个CpIMPDH中的疏水脂族和氢键供体。此外，这允许NAD+结合位点的构象结构，IMDH [51].3.2. 虚拟筛选然后将获得的药效团提交至ZINC-Pharmer服务器进行虚拟筛选以捕获潜在的“命中配体”。药效团以mol 2格式上传，并使用功能-2AR，1HBD和2 HBA运行。在这里，我们禁用了其中一个AR功能，因为它对其他AR功能产生了空间位阻。在22，724，825个配体分子中，虚拟筛选分析返回了9233个与查询药效团模型中存在的特征正确匹配的潜在“命中配体”。根据Lipinski的5法则，额外分离这些潜在命中。该过滤器将分子的数量减少到8711个匹配配体或药物分子。此外，这些分子通过与靶蛋白（PDB ID：4IXH）的分子对接而被虚拟筛选。3.3. 分子对接AutoDock Vina用于分子对接模拟。筛选出的命中配体（8711）对接到C. parvum IMPDH（PDB ID：4IXH）受体蛋白。文献分析表明，Glu329、Met302、Gly303、Met308、Ala165、Tyr358、Thr221、Val327 、 Met326 、 Ser354 、 Ser169 、 Ser22 、 Gly357 、 Pro26 、Leu25和Val24是在催化过程中与配体接触的氨基酸残基。通过重新对接Q21、C64和N09配体来验证对接方案，Q21、C64和N09配体分别在4IXH、3KHJ和4QJ1蛋白中处于复合物中。对接结果表明，C64，Q21，N09配体在同一个结合口袋内相互作用。所有三个配体给出了可比的结合自由能。所选配体的对接结果示于表2中。在该对接模拟中，受体蛋白（CpIMPDH）侧链允许有限的构象灵活性，并选择灵活的配体对接模式。最终，8711击中了与受体蛋白对接的配体分子K. Katiyar等人医学信息学解锁24（2021）1005835表1PharmaGist Tool生成的药效团模型的详细信息药效团模型药效团模型药效团模型A.R.HYHBDHBA133.06863012218.37132010318.37132001418.37132001518.37132001618.37132001714.69731011814.69731002914.69731002图2A. C.图1显示了由PharmaGist产生的parvum IMPDH抑制剂的分子结构，并将训练集化合物映射到药效团上（底部的数字表示它们的序列，如表1所示）（此处：圆形网格，特征;橙色，氢键受体;紫色，芳香族;白色，氢键供体）。（有关此图例中颜色的解释，请读者参阅本文的Web版本图2B. 优选药效团模型的几何参数，作为虚拟筛选过程中的三维查询。(Here：H.B.A.，氢键受体; HBD，氢键供体）。表2通过将Q21、C64和N09配体重新对接在4IXH（PDB id）链B受体蛋白中，从AutoDock Vina获得对接结果。配体构象按其结合自由能的降序排列。AutoDock计算的对接能是范德华能、静电能、氢键能和去溶剂化能的组合。对对接结果进行了仔细的分析，并计算了它们的结合自由能。受体蛋白对接配体相互作用氨基酸残基结合能（kcal/mol）分析了在该阶段，选择满足所选对接标准的前10%的命中配体。这些前10%命中配体是4IXH Q21 GLY 214：HN→O3-9.5C64 SER 48：H.G.→N4-8.9 GLY212：O→HZN09 GLY 214：HN→O2-9.0 THR 221：HG 1 → O1THR 221：HG1→ O3再次一式三份地重新对接到相同的活性位点，以验证对接计算。这项工作 滤 出 了 三 种 铅 分 子 （ ZINC 9672610 、 ZINC 16511373 和 ZINC39780256）。 被选定的牵头发现分子具有比参比配体高的自由结合能，并显示出与必需活性位点氨基酸残基的相互作用。所选先导物的细节以及它们的结合方向和结合残基如图3所示。图3被分成三个（A、B、C）子部分，其被进一步分成：K. Katiyar等人医学信息学解锁24（2021）1005836----图三. ZINC 9672610（A）、ZINC 16511373（B）和ZINC 39780256（C）的结合方向在4IXH（PDB ID）受体蛋白的口袋内（不同位姿）。在AutoDock工具的帮助下生成图像（1，2，3，4，5）子部分以显示交互的不同方面(1). 粗棒代表靶蛋白，细棒代表配体，绿色实心球代表配体和靶之间的相互作用残留物以及相互作用原子(2). 粗棒代表配体，细棒代表靶，绿色虚线表示氢键。(3). 配体（红色）位于靶蛋白（灰色）的结合腔(4). 配体（棒状）和靶蛋白（带状）二级结构模型复合物。(5)显示结合腔特征的靶蛋白和配体的分子表面模型（使用DiscoveryStudio Tool生成的图像）结合自由能和参与这种相互作用的所选先导分子的氨基酸残基的细节列于表3三个最佳配体与4IXH（PDB ID）蛋白质的统计对接结果，显示相互作用残基、键长和结合能。表3.这些配体还具有良好的药代动力学和药物相似性，如通过SwissADME工具（http：//www.swissadme.ch/），结果见表4[52]。这些分子在靶蛋白的选择活性位点获得了较好的分子几何构型，同时形成了氢键与基本氨基酸残余物ZINC 16511373、ZINC 39780256和ZINC 09672610的结合亲和力为11.2，-10.4 和10.2kcal/mol。第七个构象异构体ZINC 16511373与LYS73和Val 143建立氢键。ZINC 39780256的第六个构象体与LYS73之间存在一个氢键以及疏水相互作用。ZINC 9672610的第十二构象异构体与MET 302和Lys 73建立两个氢键。所有氢键的键长也在允许范围内。的结合 构成 的 ZINC09672610， ZINC 16511373， 和ZINC 39780256也显示与查询药效团的几何对称性。在化学名称ZINC 39780256，已知为[3R]-3-[C3 S]-2-2乙酰基-3-[（2-quinonyl）-3，4-dihydropyrazol-5-yl]-4-苯基-3H-喹啉-2-酮。它是喹啉的衍生物。ZINC 09672610（2-[-[{4-（3，4-二甲基苯基）-5-（4-吡啶基）-1，2，4-三唑-3-基}硫基]乙酰基]-3-甲基）在化学上是三唑衍生物。ZINC ID 2D结构相互作用残基键长（mm）结合能（Kcal/mol）[（3）-[2-[（2，4-二硝基-1-萘基）氨基]苯基]亚氨基甲基]萘2-萘酚。ZINC16511373第七构象异构体LYS 73B：HZ 1 →O 35 VAL143 B：HN→ O 342.0832.18-11.23.4. 分子动力学模拟受体CpIMPDH（PDB：4IXH）对接参考配体的结构的行为和柔韧性，并选择配体的结合自由能和氢键的轮廓分析方面进行了检查。结合自由能得分和图显示在图1中。 4ZINC39780256第六构象异构体ZINC9672610第12构象异构体L.Y.S. 73B：HZ→O35MET 302 B：HN →O34LYS73 B：HZ 1 →N28MET 302B：1.840-10.42.1132.245-10.22.242图5，分别。ZINC 16511373配体显示出与靶蛋白4 IXH的最高结合自由能（120.002 kJ/mol），其次是ZINC 3980256（118.651 kJ/mol）和ZINC 9672610（-103.920 kJ/mol）。在所有三种情况下，疏水（范德华）相互作用比静电相互作用更占主导地位。ZINC 16511373配体与受体（4IXH）蛋白形成多达5个氢键，而ZINC 3980256和ZINC 9672610分别与受体（4IXH）形成多达2个和9个氢键。整个轨迹（图） 3）。HN→N30游离靶蛋白（4 IXH）和配体-K. Katiyar等人医学信息学解锁24（2021）1005837×××表4SwissADME工具生成的三种最佳配体的药代动力学和药物相似性.见图4。 配体-蛋白质复合物的结合能图。图五. 先导分子（ZINC 16511373、ZINC 39780256、ZINC 9672610）与靶蛋白（PDB ID：4IXH）在50 ns时间尺度内形成的氢键的极点。如图6所示，基于RMSD值监测复合的靶蛋白。与游离靶蛋白（4IXH）相比，所有配体-4IXH复合物在运动轨迹的开始和中间都发生了不同的构象变化。最后，它们在35ns间隔后达到亚稳态，这与对接配体在轨迹的后半部分中将其自身稳定在活性位点口袋中的事实有关，这也由图12中的RMSF值证明。 7，其中铅分子复合蛋白残基的RMSF值显著低于游离靶（4IXH）蛋白。因此，先导分子的结合稳定了靶蛋白（4IXH）。配体的稳定性进一步通过使用结合自由能计算抑制常数（ki）值来评估。Ki值计算如下：ΔG=-RTIn KiΔ G-吉布斯自由能，R-通用气体常数，T-温度复合物1（4 IXH-ZINC 09672610）、复合物2（4 IXH- 16511373）和复合物3（4 IXH-39780256）的Ki值分别为3.082 ×10- 9 nM、6.17 × 10 - 9nM、6.17 × 10 - 9 nM和6.17 ×10 - 9 nM10- 12 nM和1.19 10- 2 nM。与参比配体相比，所有这些值均在可接受范围内。4. 结论即使在隐孢子虫病造成巨大的公共卫生后果之后，疾病和有效药物之间仍然存在差距。 由于COVID-19疫情，差距进一步扩大就医疗危机或由此导致的金融衰退而言，全球几乎没有任何地区不会受到COVID-19大流行的影响。人们的意识正在增加COVID-19对药物开发、临床研究和其他相关领域的短期和长期影响。为了解决这个问题，我们开发了一种用于选择CpIMPDH抑制剂的综合筛选工作流程。在这项研究中，使用PharmaGist工具从已知结构多样的抑制剂生成3D药效团模型。选择具有最高分数以及最大特征数量的药效团模型。药效团模型由三个AR，一个HBD，和两个HBA功能，并用作虚拟扫描的ZINC采购药物数据库的三维查询。通过放置不同的过滤器，数据库抑制到总共8711个分子或将这些命中物对接到C. 通过AutoDockVina检测微小IMPDH（PDB ID：4IXH）受体蛋白，探讨结合稳定性和构象。K. Katiyar等人医学信息学解锁24（2021）1005838图六、 RMSD图描绘了游离靶（4IXH）蛋白和配体复合的蛋白在50 ns时间尺度内的行为。图7.第一次会议。 游离靶蛋白（4IXH）和配体复合蛋白的RMSF图。基于它们与活性位点残基的相互作用以及基于结合能亲和力。ZINC09672610、ZIN-C16511373和ZINC 39780256配体满足所有标准，并作为先导分子从ZINC数据库中提取。这三种先导分子也通过了药代动力学和药物相似性过滤器。对这三个先导分子进行MD模拟分析，以验证在靶蛋白中的结合稳定性。自由和铅蛋白复合物的氢键相互作用曲线、RMSD和RMSF分析加强了对接分析。的还分析了这些铅分子的抑制常数（Ki）值，结果令人满意。观察到ZINC39780256（一种喹啉衍生物）具有与最近发现的CpIMPDH抑制剂相似的基本结构[18]。ZINC 09672610是三唑家族的成员。三唑衍生物因其抗菌、抗真菌、抗癌、抗病毒和抗炎行为而被广泛研究[53]。ZINC16511373是一种新的杂环化合物，迄今为止尚未在科学文献中作为CpIMPDH抑制剂进行分析。这些铅分子可能为设计K. Katiyar等人医学信息学解锁24（2021）1005839+==-+==+=====+++=++=+==+=-用于治疗儿童和成人隐孢子虫感染的新型抗隐孢子虫药物。在未来，将进行体内研究，以进一步验证这些新分子对CpIMPDH的抑制潜力。本研究的主要潜在限制是计算机模拟研究模型。竞合利益作者声明，他们没有已知的可能影响本文所报告工作确认作者感谢残疾人技术研究所所长Ambedkar博士提供研究设施。附录A. 补充数据本 文 的 补 充 数 据 可 在 https ： //doi 网 站 上 找 到 。org/10.1016/j.imu.2021.100583。引用[1] Nicola M，et al.冠状病毒大流行（COVID-19）的社会经济影响国际外科杂志2020。https://doi.org/10.1016/j的网站。ijsu.2020.04.018网站。[2] Tyzzer EE.一种在普通老鼠的消化腺中发现的孢子虫。EX p Biol Med 2013.https://doi.org/10.3181/00379727-5-5网站。[3] Gerace E，Lo Presti VDM，Biondo C.隐孢子虫感染：流行病学，发病机制和鉴别诊断。EUR. J. Microbiol. 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