Pharmacophore-Based Virtual Screening and Molecular Dynamics Simulation for Identification of a Novel DNA Gyrase B Inhibitor with Benzoxazine Acetamide Scaffold

DNA旋转酶 虚拟筛选 分子动力学 药效团 化学 DNA 立体化学 乙酰胺 对接(动物) 范德瓦尔斯力 生物化学 结晶学 计算化学 分子 大肠杆菌 有机化学 基因 护理部 医学
作者
Samia A. Elseginy,Manal M. Anwar
出处
期刊:ACS omega [American Chemical Society]
卷期号:7 (1): 1150-1164 被引量:2
标识
DOI:10.1021/acsomega.1c05732
摘要

DNA gyrase B is one of the enzyme targets for antimicrobial drug development, and its absence in mammals makes it a suitable target for the creation of safe antibacterial drugs. We identified six novel hits as DNA gyrase B inhibitors in the present study by employing 3D-pharmacophore structure-based virtual screening. The lead compounds complied with drug-likeness rules and lacked toxicity. Compound 4 (ZINC32858011) showed the highest inhibitory activity with an IC50 value of 6.3 ± 0.1 μM against the DNA gyrase enzyme. In contrast, the positive controls ciprofloxacin and novobiocin used in enzyme inhibition assay had IC50 values of 14.4 ± 0.2 and 12.4 ± 0.2 μM, respectively. The molecular docking of the six hits demonstrated that compounds 1, 2, 4, and 6 had suitable fitting modes inside the binding pocket. Molecular dynamics simulations were carried out for the six hits and the rmsd, rmsf, radius of gyration, and solvent accessible surface area parameters obtained from 100 ns molecular dynamics simulations for the six compounds complexed with a DNA gyrase B protein indicated that compound 4 (ZINC32858011) formed the most stable complex with DNA gyrase B. The binding free energy calculation with the MM-PBSA method suggested that the van der Waals interaction, followed by electrostatic force, played a significant role in the binding. Per-residue free binding energy decomposition showed that Ile78 contributed the most for the binding energy followed by Asn46, Asp49, Glu50, Asp73, Ile78, Pro79, Ala86, Ile90, Val120, Thr165, and Val167.

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