Дослідження поверхні Гіршфельда та молекулярного докінгу 5-хлоро-1-феніл-1H-тетразолу як потенційного засобу проти раку молочної залози
DOI:
https://doi.org/10.15407/ujpe71.3.221Ключові слова:
5-хлор-1-фенiл-1H-тетразол, DFT, молекулярний докiнг, ADMET (Absorption- Distribution- Metabolism-Excretion-Toxicity), рак молочної залозиАнотація
В роботi представлено комплексне теоретичне та спектроскопiчне дослiдження 5-хлоро-1-фенiл-1H-тетразолу (5CPT). Сполуку було охарактеризовано за допомогою методiв аналiзу IЧ-Фур’є, КР-Фур’є, рентгенiвської дифракцiї (XRD) та спектроскопiї у видимiй та ультрафiолетовiй областях. Квантово-хiмiчнi розрахунки було виконано на основi методу функцiонала густини DFT/B3LYP/6-311++G(d,p) для пiдтвердження та iнтерпретацiї експериментальних даних. Змодельовану рентгенiвську дифрактограму було порiвняно з експериментальними даними для структурної валiдацiї. Коливальнi частоти, отриманi з IЧ-та КР-спектрiв, були розрахованi на тому самому теоретичному рiвнi та показали хорошу вiдповiднiсть з експериментальними результатами. Для аналiзу розподiлу електронної густини та iдентифiкацiї реакцiйноздатних центрiв всерединi молекули було використано аналiз заселеностi за Маллiкеном та картування молекулярного електростатичного потенцiалу (MEP). Максимуми поглинання в УФ-видимому дiапазонi (λ) були визначенi як експериментально, так i за допомогою розрахункiв на основi теорiї функцiонала густини, залежного вiд часу (TD-DFT). Аналiз поверхонь Гiршфельда та дiаграм вiдбиткiв пальцiв виявив iнформацiю про взаємодiї всерединi молекул та мiж ними. Крiм того, дослiдження методом молекулярного докiнгу щодо бiлкiв, пов’язаних iз раком молочної залози, виявили енергiю зв’язування в дiапазонi вiд –7,0 до –6,6 ккал/моль. Прогнози ADMET (Absorption-Distribution-Metabolism-ExcretionToxicity) вказують на сприятливi фармакокiнетичнi та токсикологiчнi профiлi. У сукупностi результати докiнгу та ADMET свiдчать про те, що 5CPT може бути перспективним кандидатом для розробки препаратiв проти раку молочної залози.
Посилання
1. A. Verma, B. Kaur, S. Venugopal, P. Wadhwa, S. Sahu, P. Kaur, D. Kumar, A. Sharma. Tetrazole: A privileged scaffold for the discovery of anticancer agents. Chem. Biol. Drug. Des. 100, 419 (2022).
https://doi.org/10.1111/cbdd.14103
2. E.A. Popova, A.V. Protas, R.E. Trifonov. Tetrazole derivatives as promising anticancer agents. Med. Chem. 17, 1856 (2017).
https://doi.org/10.2174/1871520617666170327143148
3. J. Zhang, S. Wang, Y. Ba, Z. Xu. Tetrazole hybrids with potential anticancer activity. Eur. J. Med. Chem. 178, 341 (2019).
https://doi.org/10.1016/j.ejmech.2019.05.071
4. W.A. El-Sayed, F.M. Alminderej, M.M. Mounier, E.S. Nossier, S.M. Saleh, A.F. Kassem. Novel 1,2,3-triazole-coumarin hybrid glycosides and their tetrazolyl analogues: Design, anticancer evaluation and molecular docking targeting EGFR, VEGFR-2 and CDK-2. Mol. 27, 2047 (2022).
https://doi.org/10.3390/molecules27072047
5. S.K. Gandham, A.A. Kudale, T.R. Allaka, K. Chepuri, A. Jha. New tetrazolopyrrolidine-1,2,3-triazole analogues as potent anticancer agents: design, synthesis and molecular docking studies. Mol. Divers.28, 3313 (2024).
https://doi.org/10.1007/s11030-023-10762-z
6. A. Mushtaq, R. Asif, W.A. Humayun, M.M. Naseer. Novel isatin-triazole based thiosemicarbazones as potential anticancer agents: synthesis, DFT and molecular docking studies. RSC 14, 14051 (2024).
https://doi.org/10.1039/D4RA01937G
7. M. Frisch, F. Clemente, M.J. Frisch, G.W. Trucks, H.B. Schlegel, G.E. Scuseria, M.A. Robb, J.R. Cheeseman, G. Scalmani, V. Barone, B. Mennucci, G.A. Petersson, H. Nakatsuji, M. Caricato, X. Li, H.P. Hratchian, A.F. Izmaylov, J. Bloino, G. Zhe. Gaussian 9 (n.d.).
8. A.D. Becke Density-functional exchange-energy approximation with correct asymptotic behavior. Phys. Rev. A 38, 3098 (1988).
https://doi.org/10.1103/PhysRevA.38.3098
9. C. Lee, W. Yang, R.G. Parr. Development of the ColleSalvetti correlation-energy formula into a functional of the electron density. Phys. Rev. B 37, 785 (1988).
https://doi.org/10.1103/PhysRevB.37.785
10. R. Dennington, T. Keith, J. Millam. GaussView, version 5 (Semichem Inc., 2009).
11. M.H. Jamroz. Vibrational energy distribution analysis VEDA 4 (2004); https://smmg.pl/software/veda/.
12. K. Momma, F. Izumi. VESTA: A three-dimensional visualization system for electronic and structural analysis. J. Appl. Crystallogr. 41, 658 (2008).
https://doi.org/10.1107/S0021889808012016
13. P.R. Spackman, M.J. Turner, J.J. McKinnon, S.K. Wolff, D.J. Grimwood, D. Jayatilaka, M.A. Spackman. CrystalExplorer: A program for Hirshfeld surface analysis, visualization and quantitative analysis of molecular crystals. J. Appl. Crystallogr. 54, 1006 (2021).
https://doi.org/10.1107/S1600576721002910
14. O. Trott, A.J. Olson. Software news and update AutoDock Vina: Improving the speed and accuracy of docking with a new scoring function. J. Comput. Chem. 31, 455 (2010).
https://doi.org/10.1002/jcc.21334
15. P. Tangyuenyongwatana. Virtual screening for novel 1-deoxy-d-xylulose-5-phosphate reductoisomerase inhibitors: A shape-based search approach. Virtual screening tool Thai J. Pharmac. Sci. (TJPS) 41, (2017).
https://doi.org/10.56808/3027-7922.2415
16. D.S. Biovia. BIOVIA Discovery Studio 2017 R2: A comprehensive predictive science application for the Life Sciences, San Diego, CA, USA http://Accelrys.Com/Products/Collaborative-Science/Biovia-Discovery-Studio (2017).
17. D. E. V. Pires, T. L. Blundell, D. B. Ascher. pkCSM: Predicting small-molecule pharmacokinetic and toxicity properties using graph based signatures. J. Med. Chem. 58, 4066 (2015).
https://doi.org/10.1021/acs.jmedchem.5b00104
18. A. Daina, O. Michielin, V. Zoete. SwissADME: A free web tool to evaluate pharmacokinetics, drug-likeness and medicinal chemistry friendliness of small molecules Sci. Rep. 7, 42717 (2017).
https://doi.org/10.1038/srep42717
19. X.G. Wang, Y. Wang. 5-Chloro-1-phenyl-1H-tetrazole. Acta Crystallogr. E 67, o1633 (2011).
https://doi.org/10.1107/S1600536811021210
20. V.S. Kunjumol, S. Jeyavijayan, S. Sumathi, N. Karthik. Spectroscopic, computational, cytotoxicity, and docking studies of 6-bromobenzimidazole as anti-breast cancer agent. J. Mol. Recognit. 37, e3074 (2024).
https://doi.org/10.1002/jmr.3074
21. J.K. Ojha, G. Ramesh, B.V. Reddy. Structure, chemical reactivity, NBO, MEP analysis and thermodynamic parameters of pentamethyl benzene using DFT study. Chem. Phys. Impact. 7, 100280 (2023).
https://doi.org/10.1016/j.chphi.2023.100280
22. S. Janani, H. Rajagopal, S. Muthu, S. Aayisha, M. Raja. Molecular structure, spectroscopic (FT-IR, FT-Raman, NMR), HOMO-LUMO, chemical reactivity, AIM, ELF, LOL and molecular docking studies on 1-Benzyl-4-(N-Bocamino)piperidine. J. Mol. Struct. 1230, 129657 (2021).
https://doi.org/10.1016/j.molstruc.2020.129657
23. L. Sinha, M. Karabacak, V. Narayan, M. Cinar, O. Prasad. Molecular structure, electronic properties, NLO, NBO analysis and spectroscopic characterization of Gabapentin with experimental (FT-IR and FT-Raman) techniques and quantum chemical calculations Spectrochim. Acta A Mol. Biomol. Spectrosc. 109, 298 (2013).
https://doi.org/10.1016/j.saa.2013.02.035
24. J.P. Merrick, D. Moran, L. Radom. An evaluation of harmonic vibrational frequency scale factors. J. Phys. Chem. A 111, 11683 (2007).
https://doi.org/10.1021/jp073974n
25. S. Sebastian, S. Sylvestre, D. Jayarajan, M. Amalanathan, K. Oudayakumar, T. Gnanapoongothai, T. Jayavarthanan. Molecular structure, normal coordinate analysis, harmonic vibrational frequencies, natural bond orbital, TD-DFT calculations and biological activity analysis of antioxidant drug 7-hydroxycoumarin. Spectrochim. Acta A Mol. Biomol. Spectrosc. 101, 370 (2013).
https://doi.org/10.1016/j.saa.2012.09.041
26. S. Sumathi, S. Jeyavijayan, N. Karthik. Spectroscopic investigations, quantum chemical, molecular docking and drug likeness studies of 3-fluorobenzamide. J. Sci. Ind. Res. 83, 1373 (2024).
https://doi.org/10.56042/jsir.v83i12.8945
27. V.S. Kunjumol, S. Jeyavijayan, N. Karthik, S. Sumathi. Spectroscopic, computational, docking, and cytotoxicity investigations of 5-chloro-2-mercaptobenzimidazole as an anti-breast cancer medication. Spectrosc. Lett. 58, 13 (2024).
https://doi.org/10.1080/00387010.2024.2398025
28. N. Karthik, S. Jeyavijayan, S. Sumathi. Docking studies, molecular structure, and spectroscopic analysis of 3-chlorobenzamide as an anti-cancer agent. IJBB 61, 204 (2024).
29. A. Jumabaev, B. Khudaykulov, S.-J. Koyambo-konzapa, U. Holikulov, H. Hushvaktov, A. Absanov, I. Doroshenko. Exploring noncovalent interactions of thiophene-2-carboxylic acid in ethanol via vibrational spectroscopy and dft calculations. Ukr. J. Phys. 70, 2071 (2019).
https://doi.org/10.15407/ujpe70.6.391
30. V.A. Adole. DFT calculations on three 2,3-dihydrobenzofuran linked chalcones: Structural, HOMO-LUMO and spectroscopic (UV-Vis and IR) interpretation. J. Chem. 61, 147 (2023).
https://doi.org/10.1002/vjch.202100023
31. A. Jumabaev, H. Hushvaktov, A. Absanov, B. Khudaykulov, Z. Ernazarov, L. Bulavin. Vibrational spectra and computational study of amyl acetate: MEP, AIM, RDG, NCI, ELF and LOL analysis. Ukr. J. Phys. 69, 2071 (2024).
https://doi.org/10.15407/ujpe69.10.742
32. V.S. Kunjumol, N. Karthik, S. Sumathi, S. Jeyavijayan. Spectroscopic, computational, docking, and cytotoxicity studies on 5-chlorobenzimidazole as a potent antibreast cancer agent. Indian J. Biochem. Biophys. 61, 804 (2024).
33. J. Senthil kumar, N. Siva Jyothi, S. Sumathi, N. Karthik, S. Jeyavijayan. Computational, spectroscopic, hirshfeld surface, molecular docking and topological studies on 2-bromo-5- methylpyridine as potent anti-cancer agent. IJBB 62, 683 (2025).
34. J.S. Kumar, N. Karthik, S. Sumathi, N.S. Jyothi, S. Saranya, S. Jeyavijayan. DFT computation, spectroscopic, hirshfeld surface, docking and topological analysis on 2,2,5-trimethyl-1,3-dioxane-5-carboxylic acid as potent anticancer agent. Int. J. Quantum Chem. 124, e27509 (2024).
https://doi.org/10.1002/qua.27509
35. S. Sumathi, S. Jeyavijayan, N. Karthik, A. Karthikeyan, Palani Murugan, V.S. Kunjumol. Molecular structure, spectroscopy, molecular docking and ADMET studies of 2,5-dimethylbenzaldehyde semicarbazone as potent breast cancer agent. Asian J. Chem. 36, 2025 (2024).
https://doi.org/10.14233/ajchem.2024.32060
36. R. Kalirajan, A. Pandiselvi, B. Gowramma, P. Balachandran, In-silico design, ADMET screening, MM-GBSA binding free energy of some novel isoxazole substituted 9-anilinoacridines as HER2 inhibitors targeting breast cancer. Curr. Drug Abuse Rev. 11, 118 (2019).
https://doi.org/10.2174/2589977511666190912154817
37. V.S. Kunjumol, S. Jeyavijayan, N. Karthik, S. Sumathi. Spectroscopic, computational, docking and cytotoxicity studies on 2-(2 chlorophenyl)benzimidazole as a potent anti-breast cancer agent. Indian J. Pure Appl. Phys. 62, 576 (2024).
38. K. AL Azzam. SwissADME and pkCSM webservers predictors: An integrated online platform for accurate and comprehensive predictions for in silico ADME/T properties of artemisinin and its derivatives. Complex Use of Mineral Resources 325, 14 (2022).
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Ліцензійний Договір
на використання Твору
м. Київ, Україна
Відповідальний автор та співавтори (надалі іменовані як Автор(и)) статті, яку він (вони) подають до Українського фізичного журналу, (надалі іменована як Твір) з одного боку та Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України в особі директора (надалі – Видавець) з іншого боку уклали даний Договір про таке:
1. Предмет договору.
Автор(и) надає(ють) Видавцю безоплатно невиключні права на використання Твору (наукового, технічного або іншого характеру) на умовах, визначених цим Договором.
2. Способи використання Твору.
2.1. Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору таким чином:
2.1.1. Використовувати Твір шляхом його видання в Українському фізичному журналі (далі – Видання) мовою оригіналу та в перекладі на англійську (погоджений Автором(ами) і Видавцем примірник Твору, прийнятого до друку, є невід’ємною частиною Ліцензійного договору).
2.1.2. Переробляти, адаптувати або іншим чином змінювати Твір за погодженням з Автором(ами).
2.1.3. Перекладати Твір у випадку, коли Твір викладений іншою мовою, ніж мова, якою передбачена публікація у Виданні.
2.2. Якщо Автор(и) виявить(лять) бажання використовувати Твір в інший спосіб, як то публікувати перекладену версію Твору (окрім випадку, зазначеного в п. 2.1.3 цього Договору); розміщувати повністю або частково в мережі Інтернет; публікувати Твір в інших, у тому числі іноземних, виданнях; включати Твір як складову частину інших збірників, антологій, енциклопедій тощо, то Автор(и) мають отримати на це письмовий дозвіл від Видавця.
3. Територія використання.
Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору способами, зазначеними у п.п. 2.1.1–2.1.3 цього Договору, на території України, а також право на розповсюдження Твору як невід’ємної складової частини Видання на території України та інших країн шляхом передплати, продажу та безоплатної передачі третій стороні.
4. Строк, на який надаються права.
4.1. Договір є чинним з дати підписання та діє протягом усього часу функціонування Видання.
5. Застереження.
5.1. Автор(и) заявляє(ють), що:
– він/вона є автором (співавтором) Твору;
– авторські права на даний Твір не передані іншій стороні;
– даний Твір не був раніше опублікований і не буде опублікований у будь-якому іншому виданні до публікації його Видавцем (див. також п. 2.2);
– Автор(и) не порушив(ли) права інтелектуальної власності інших осіб. Якщо у Творі наведені матеріали інших осіб за виключенням випадків цитування в обсязі, виправданому науковим, інформаційним або критичним характером Твору, використання таких матеріалів здійснене Автором(ами) з дотриманням норм міжнародного законодавства і законодавства України.
6. Реквізити і підписи сторін.
Видавець: Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України.
Адреса: м. Київ, вул. Метрологічна 14-б.
Автор: Електронний підпис від імені та за погодження всіх співавторів.
.png){kind=small}
