Optimization of Thiazolidone Scaffolds Using Pocket Modeling for Development of Potential Secretory System Inhibitors of Mycobacterium tuberculosis

Mycobacterium tuberculosis’in Potansiyel Sekreter Sistem İnhibitörleri Olarak Thiazolidone İskelelerinin Optimizasyonu

Shivratna V. KHARE, Sujata P. CHOUDHARI, Siddharth P. PHALLE, Santosh S. KUMBHAR, Prafulla B. CHOUDHARI, Sambhaji R. MASAL, Aakash K. PATIL, Rakesh P. DHAVALE, Durgacharan A. BHAGWAT, Atul M. KADAM

Abstract

Objectives: Mycobacterium tuberculosis is the causative organism of tuberculosis, which is the most lethal disease after cancer in the currentdecade. The development of multidrug and broadly drug-resistant strains is making the problem of tuberculosis more and more critical. In the last40 years, only one molecule has been added to the treatment regimen. Generally, drug design and development programs target proteins whosefunction is known to be essential to the bacterial cell. M. tuberculosis possesses specialized protein export systems like the SecA2 export pathwayand ESX pathways.Materials and Methods: In the present communication, rational development of an antimycobacterial agent’s targeting protein export system wascarried out by integrating pocket modeling and virtual analysis.Results: The 23 identified potential lead compounds were synthesized, characterized by physicochemical and spectroscopic methods like infraredand nuclear magnetic resonance spectroscopy, and further screened for antimycobacterial activity using isoniazid as standard. All the designedcompounds showed profound antimycobacterial activity.Conclusion: We found that Q30, M9, M26, U8, and R26 molecules had significant desirable biological activity and specific interactions with Sec ofmycobacteria. Further optimization of these leads is necessary for the development of potential antimycobacterial drug candidates with fewer sideeffects.

Özet

Amaç: Mycobacterium tuberculosis, son on yılda kanserden sonra en ölümcül hastalık olan tüberkülozun etkenidir. Çoklu ilaç ve ilaca dirençli suşların gelişimi, tüberküloz problemini daha da kritik kılmaktadır. Son 40 yılda, tedavi rejimine sadece bir molekül eklenmiştir. Genel olarak ilaç tasarım ve geliştirme programları, bakteri hücresi fonksiyonunda önemi olduğu bilinen proteinleri hedeflemektedir. M. tuberculosis, SecA2 ve ESX gibi özel protein ihracat sistemlerine sahiptir. Gereç ve Yöntemler: Bu çalışmada, protein atım sistemini hedefleyen antimikobakteriyel bir bileşiğin rasyonel geliştirilmesi integre cep modelleme ve sanal analiz kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Bulgular: Yirmi üç bileşik tasarlanmış, sentezlenmiş, fizikokimyasal özellikleri ve infrared ve nükleer manyetik rezonans spektroskopisi ile yapıları karakterize edilmiştir. Ayrıca isoniazid standart olarak kullanılarak antimikobakteriyel etkileri saptanmıştır. Tasarlanan bileşiklerin hepsi iyi antimikobakteriyel aktivite göstermiştir. Sonuç: Q30, M9, M26, U8 ve R26 moleküllerinin önemli biyolojik aktiviteye ve mikobakterilerin Sec ile spesifik etkileşime sahip olduğu bulunmuştur. Bu hedef bileşiklerin daha da iyileştirilmesi, daha az yan etkiye sahip potansiyel antimikobakteriyel ilaç adaylarının gelişimi için gereklidir.