Isoxazole Berasaskan Flavonoid Trifluoromethylated Sebagai Agen Antidiabetik Dan Anti-Obesiti: Sintesis, In Vitro -Amylase Inhibitory Activity, Molecular Docking And Structure–Analisis Hubungan Aktiviti
Feb 22, 2022
Sila hubungioscar.xiao@wecistanche.comuntuk mengetahui lebih lanjut
Faisal K. Algethami 1,*, Ilyes Saidi 2, Hani Nasser Abdelhamid 3, Mohamed R. Elamin 1, Babiker Y. Abdulkhair 1, Amani Chrouda 4 dan Hichem Ben Jannet 2,*
Abstrak:Diabetes mellitus adalah masalah kesihatan utama di seluruh dunia. Pengurusan pencernaan karbohidrat menyediakan rawatan alternatif.Flavonoidmembentuk kumpulan terbesarpolifenolsebatian, yang dihasilkan oleh tumbuhan yang digunakan secara meluas sebagai makanan dan/atau digunakan untuk tujuan terapeutik. Oleh yang demikian, isoxazole telah menarik perhatian ahli kimia perubatan kerana bioaktivitinya yang besar. Oleh itu, matlamat utama kerja ini adalah untuk menemui molekul hibrid baharu dengan sifat flavonoid dan isoksazol untuk mengawal pencernaan karbohidrat. Selain itu, kumpulan trifluoromethyl adalah entiti utama dalam pembangunan dadah, kerana lipofilisiti yang kuat dan kestabilan metabolik. Oleh itu, kerja ini menerangkan pemeluwapan flavonol trifluoromethylation yang disintesis sebelum ini dengan oksida nitril aril yang berbeza, menghasilkan 13 molekul hibrid yang ditunjukkan sebagai isoxazole berasaskan flavonoid trifluoromethylation. Struktur sebatian yang diperoleh telah disimpulkan daripada analisis 1H NMR, 13C NMR, dan HRMS. 15 sebatian yang baru disintesis menghalang aktiviti -amilase dengan keberkesanan antara 64.5 ± 0.7 peratus hingga 94.7 ± 1.2 peratus pada kepekatan 50 µM, dan dengan nilai IC50 12.6 ± 0.2 µM–27.6 ± 1.1 µM. Sebatian yang paling berkesan dari segi keberkesanan dan potensi ialah 3b, 3h, 3j, dan 3m. Antara trifluorometilasi baharuberasaskan flavonoidisoxazoles, sebatian 3b ialah perencat aktiviti -amilase yang paling berkesan (PI=94.7 ± 1.2 peratus pada 50 µM), dengan potensi (IC50=12.6 ± { {13}}.2 µM) serupa dengan acarbose kawalan positif (IC50=12.4 ± 0.1 µM). Kajian perhubungan struktur-aktiviti berdasarkan analisis dok molekul menunjukkan tenaga pengikat yang rendah, mod interaksi yang betul dalam poket aktif enzim sasaran dan keupayaan untuk berinteraksi dengan sisa-sisa utama pembelahan glikosidik (GLU{{16 }} dan ASP-206), menerangkan kesan perencatan -amilase yang ditubuhkan oleh beberapa derivatif.
Kata kunci:-perencatan amilase; antidiabetik; anti-obesiti; cyclloaddition; flavonoid; isoxazole berasaskan flavonoid trifluorometilasi; dok molekul; analisis SAR
Klik di sini untuk mengetahui lebih lanjut
1. Pengenalan
Obesitidan diabetes mellitus merupakan masalah kesihatan manusia utama di seluruh dunia [1,2]. Malah, diabetes mellitus terutamanya dicirikan oleh gula darah yang tidak terkawal. Walau bagaimanapun, diabetes mellitus jenis 1 berpunca daripada gangguan dalam rembesan insulin (bergantung kepada insulin), manakala jenis 2 biasanya berpunca daripada rintangan insulin (perubahan struktur reseptor pada sel sasaran, yang membawa kepada pengurangan pertalian hormon-reseptor), gangguan. dalam rembesan insulin, atau kedua-duanya [3,4]. Tidak dapat tidak, menghalang degradasi polisakarida kepada monosakarida yang sesuai untuk penyerapan ke dalam sel melaksanakan strategi asas untuk mengawal diabetes dan membantu dalam pengurusan obesiti [3]. Enzim -amilase (EC.3.2.1.1) ialah enzim pencernaan yang menghidrolisis -1,4-ikatan glikosidik karbohidrat, seperti kanji [5]. Oleh itu, perencatan -amilase menyumbang dalam satu cara atau yang lain untuk mengawal pencernaan karbohidrat [6,7]; oleh itu, ia membentuk laluan separa untuk mengawal aktiviti enzimatik -amilase; Oleh itu, ia adalah terapi yang ideal untuk mengawal obesiti dan diabetes, serta komplikasi yang berkaitan dengannya [4]. Majoriti perencat -amilase komersial-seperti acarbose, miglitol, phaseolamine, dan voglibose-telah dikaitkan dengan kesan sampingan usus, seperti kembung perut, sakit perut, cirit-birit, kegagalan hati, alahan kulit yang teruk, dan jangkitan usus cystoid pneumatosis [6 ]. Perencat -amilase terbaik ialah perencat kompetitif yang dipanggil, yang menghalang enzim secara tidak dapat dipulihkan. Perencat kompetitif mengikat tapak aktif enzim sasaran dan, dengan itu, menghalang substrat daripada mengikat. Oleh itu, dalam perencatan kompetitif, perencat bersaing dengan substrat untuk tapak aktif. Sebaliknya, dalam perencatan tidak dapat dipulihkan, perencat berpisah dengan sangat perlahan daripada enzim sasaran, kerana ia telah terikat rapat dengan enzim. Biasanya, perencat tak boleh balik mengikat secara kovalen pada tapak aktif enzim dengan mengubah suai sisa atau kumpulan berfungsi yang diperlukan untuk aktiviti enzimatik, supaya enzim itu dihalang secara tidak dapat dipulihkan. Untuk perencatan pencernaan karbohidrat yang baik—yang boleh membantu mengawal obesiti, dan juga diabetes jenis 2—kita memerlukan bahan bukan selektif yang mampu menghalang kebanyakan enzim pencernaan gula, iaitu air liur -amilase, pankreas -amilase, dan -glukosidase [8,9]. Penyelidikan terdahulu mengenai flavonoid separuh disintesis mendapati bahawa derivatif flavonoid berasaskan isoxazole menunjukkan kesan antidiabetik yang ketara dengan meningkatkan pengambilan glukosa dalam sel HepG2 yang tahan insulin [10]. Tambahan pula, flavonoid adalah kumpulan terbesar metabolit sekunder polifenolik, yang biasa ditemui dalam tumbuhan. Metabolit sekunder ini bertanggungjawab untuk warna menarik pengikut, buah, dan daun [11]. Secara struktur, flavonoid mempunyai rangka karbon C15 yang terdiri daripada dua cincin aromatik (A) dan (B), yang dihubungkan bersama oleh rantai C3 yang membentuk heterocycle (C) [12]. Banyak sifat biologi telah dilaporkan untuk jenis sebatian polifenol ini, seperti perencatan -amilase [7,13-15], anti-diabetes [16,17], antikanser [18,19], danantioksidankesan [20], dan aktiviti biologi lain [21–25]. Walau bagaimanapun, profil biologi yang kaya ini telah mendorong beberapa pasukan penyelidikan kimia untuk mensintesis flavonoid dengan bahagian dan substituen khas untuk menyasarkan aktiviti biologi tertentu [26-30]. Sebaliknya, isoxazole ialah heterokitar lima anggota yang sangat penting dalam kimia perubatan. Tambahan pula, isoxazole yang wujud secara semula jadi—seperti asid ibotenik (halusinogenik, neurotoksin) dan muscimol (halusinogenik, antagonis reseptor GABAA) [31–34]—telah menarik perhatian yang semakin meningkat daripada ahli kimia dan ahli farmakologi kerana sifat biologi dan farmakologinya yang kuat. Tambahan pula, derivatif isoxazole didedahkan mempunyai spektrum luas sifat biologi, seperti aktiviti antidiabetik, analgesik, anti-radang, anti-HIV, dan antikanser [10,35-40]. Cincin isoxazole telah digunakan secara meluas sebagai blok binaan utama untuk ubat-ubatan seperti zonisamide (anticonvulsant) [41], valdecoxib, parecoxib (COX-2 inhibitors) [42], dan leflunomide (antirheumatic) [43]. Dalam beberapa dekad kebelakangan ini, kumpulan trifluoromethyl telah mendapat permintaan yang semakin meningkat untuk pembangunan sebatian bioaktif, disebabkan oleh sifat menarik elektronnya yang kuat, kestabilan metaboliknya, dan sifat lipofiliknya, yang dianggap sifat fizikokimia penting bagi molekul bioaktif [44]. Bahagian berfluorinasi ini didapati amat diperlukan dalam banyak ubat penting, termasuk fluphenazine (antipsikotik, anti-kanser) [45], leflunomide (antirheumatik) [43], celecoxib (COX-2 perencat selektif) [46], fluoxetine (antidepresan) [47], dan fluazinam (racun kulat) [48]. Satu tinjauan literatur menyebut bahawa trifluoromethylation 5-asid amino-nikotinik telah dilaporkan mempamerkan aktiviti -amilase yang menjanjikan [49]. Selain itu, molekul pyrazol–thiazole hibrid berklorin didapati sebagai perencat yang baik bagi enzim -amilase [50], yang juga menunjukkan kepentingan atom klorin dalam struktur perencatan -amilase. Data literatur di atas yang melaporkan sifat fizikokimia yang penting bagi kumpulan trifluoromethyl—dan sumbangannya, bersama flavonoid dan isoxazole, untuk menghalang -amilase dan melakukan aktiviti antidiabetik—telah menggalakkan kami untuk menyediakan siri molekul hibrid baharu, di mana flavonoid trifluoromethylation telah dikaitkan dengan satu siri aril isoxazole melalui penghubung metilena, dan untuk menilai kuasa perencatan enzim -amilase mereka. Hubungan struktur-aktiviti (SAR) telah dikaji dan diluluskan melalui analisis dok molekul.
Cistanche untuk meningkatkan imuniti
2. Keputusan dan Perbincangan
2.1. Kimia Penyediaan flavonol trifluoromethylation (1)—sebelum ini disintesis dalam makmal kami dan menunjukkan potensi sitotoksik yang menarik—dilaporkan mengikut prosedur yang diterima pakai oleh Znati et al. (2019) [30]. 5-Kloro-2-hidroksi asetofenon dipeluwapkan dengan 4-(trifluoromethyl)benzaldehid di bawah refluks metanol dan dengan kehadiran natrium hidroksida selama 3 jam untuk menghasilkan 5-kloro{{10 }}(trifluoromethyl)-2-hidroksi kalkon; kemudian, gelang piranik (C) telah dikitar dan karbon C-3 telah teroksida dengan penambahan (H2O2, NaOH) selama 2 jam pada suhu bilik (Skim 1). Molekul 1 diperoleh dengan hasil yang baik (79 peratus ), selepas pemendakan dalam air ais. Skim 1. Laluan sintetik flavonol trifluorometilasi (1). Struktur flavonol (1) telah disahkan melalui analisis spektroskopi dan dengan perbandingan dengan data literatur [30]. 1,3-cycloaddition dipolar ialah tindak balas kimia antara 1,3-dipol dan dipolarofil untuk membentuk gelang lima anggota. Oleh itu, 1,3-sikloadisi dipolar dianggap sebagai cara sintesis yang paling penting bagi pelbagai isoksazol. Tambahan pula, sintesis regiospecific isoxazoles yang dimangkinkan oleh Cu(I) di bawah penyinaran gelombang mikro adalah berdasarkan sikloaddisi [3 tambah 2] antara alkuna terminal (dipolarofil) dan aril nitril oksida (dipol), menyediakan 3,5-tertukar ganti secara eksklusif. regioisomer [39,51]. Pendekatan kami untuk menyasarkan trifluoromethylation flavonoid isoxazoles (3a–m), mula-mula dimulakan dengan penyediaan dipolarophile (2) melalui propargilasi kumpulan hidroksil dalam kedudukan C-3 flavonol (1) dalam DMF anhydrous untuk 2 jam pada suhu bilik, dengan kehadiran K2CO3, seperti yang digambarkan dalam Skim 2. Dipolarofil (2) telah disediakan dengan hasil yang sangat baik (94 peratus). Skim 2. Laluan sintetik dipolarofil (2).
Struktur sebatian 2 telah ditubuhkan mengikut data spektrumnya. Malah, sebagai tambahan kepada isyarat yang sepadan dengan proton dan karbon yang diperkenalkan oleh flavonol (1), isyarat baharu bagi bahagian propargil telah dikesan dalam spektrum 1H dan 13C NMR. Selain itu, spektrum 1H NMR dipolarofil (2), yang direkodkan dalam CDCl3 pada 300 MHz, menunjukkan dua kali ganda pada δH 5.06 (2H, d, J=2.4 Hz) sepadan dengan proton metilena H{{13 }}" dan triplet pada δH 2.36 (1H, t, J=2.4 Hz) yang boleh dikaitkan dengan proton kumpulan ethynyl (H-3"). Spektrum 13C NMR mengesahkan pengenalan kumpulan propargil dengan pemerhatian isyarat baharu pada δC 78.4, 76.9 dan 59.6, yang dikaitkan dengan C-2", C-3", dan C{{29} }", masing-masing. Hidroksimil klorida a–m ialah prekursor utama bagi generasi in situ aril nitril oksida—reagen yang mengambil bahagian dalam tindak balas 1,3-sikloadisi dipolar untuk sintesis isoxazole. Prekursor (a –m) telah disintesis daripada aldehid yang sesuai mengikut prosedur am yang diterangkan oleh Himo et al.(2005) [51]. Hidroksil klorida (a–m) yang dikehendaki diperolehi dengan hasil yang baik, antara 80 hingga 98 peratus (Jadual). 1) Oleh itu, aril nitril oksida yang sepadan telah terbentuk secara in situ melalui penyahhidrohalogenan hidroksil klorida yang sepadan menggunakan trietilamin sebagai bes. Jadual 1. Struktur dan hasil hidroksil klorida (a–m) dan isoksazol berasaskan flavonoid trifluorometilasi (3a). –m).
Tindak balas sikloaddisi 1,3-dipolar telah digunakan dalam pendekatan regiospesifik menggunakan alkuna terminal (2) dan hidroksil klorida (a–m) yang berbeza digantikan dengan pelbagai (Skim 3). Keputusan yang diperolehi disenaraikan dalam Jadual 1. Skim 3. Laluan sintetik trifluoromethylation flavonoid isoxazoles 3a–m. Semua tindak balas telah dijalankan di bawah penyinaran gelombang mikro (250} W) dalam DMF dengan kehadiran trietilamin dan cuprous iodide (CuI) selama 5 minit. Produk telah diasingkan daripada campuran tindak balas dengan penulenan mudah pada lajur gel silika. 3,{{10}}isoksazol tertukar ganti (3a–m) yang baru disediakan telah diperolehi dalam hasil antara 73 hingga 96 peratus (Jadual 1). Struktur isoxazole berasaskan flavonoid trifluorometilasi tersintesis (3a–m) (Jadual 1) ditentukan melalui 1H, 13C NMR dan DEPT 135. Spektrum 1H NMR bagi sebatian ini menunjukkan singlet bergema pada δH 6.3{{68 }}–6.60 yang boleh dikaitkan dengan proton metin H-4" cincin isoksazol, singlet lain pada δH 5.35–5.45 yang boleh dikaitkan dengan proton metilena H-6", dan isyarat lain dalam zon proton aromatik yang berkaitan dengan proton yang diperkenalkan oleh kumpulan aril. Selain itu, struktur ini disahkan oleh spektrum 13C NMR dan DEPT 135 mereka, menunjukkan semua isyarat karbon yang dijangkakan—terutamanya isyarat aromatik yang diperkenalkan oleh hidroksil klorida terpakai, serta karbon metin C-4" daripada gelang isoxazole yang bergema pada δC 1{{9{{1{{105}}0}}}}2.5–103.0, dan yang isyaratnya terbalik dalam spektrum DEPT 135, bergema pada δC 63.5–63.9, dikaitkan dengan metilena C-6". 2.2. Penilaian Perencatan -Amilase Untuk mengawal aktiviti enzim, perencatan adalah salah satu cara terapeutik yang paling berjaya. Oleh itu, menghalang enzim -amilase membentuk laluan separa untuk menguruskan diabetes dan mengawal berat badan, dengan menghalang penghadaman karbohidrat. Sehingga kini, ubat seperti acarbose telah menjadi sebahagian daripada senjata ubat yang digunakan untuk merawat DM dan obesiti. Walau bagaimanapun, acarbose tidak digunakan sebagai monoterapi, kerana keberkesanan dan kesan sampingannya; sebaliknya, acarbose digunakan sebagai terapi tambahan dan sangat kerap digunakan dalam kombinasi dengan ubat hipoglisemik lain. Bersama-sama dengan ini, ubat ini biasanya digunakan sebagai sebatian standard dalam kajian perencatan -amilase. Dalam kajian ini, 15 sebatian tersintesis (1, 2, dan 3a–m) telah dinilai untuk aktiviti perencatan -amilase mereka. Keputusan dinyatakan dalam parameter potensi (IC5{146}} ± SEM µM) dan keberkesanan (PI pada 5{151}} µM) dan diberikan dalam Jadual 2. Menurut keputusan, molekul yang disintesis (1, 2, dan 3a–m) mempunyai aktiviti anti- -amilase yang ketara (p Kurang daripada atau sama dengan 0.05), dengan keberkesanan antara 64.5 ± {{177} }.7 hingga 94.7 ± 1.2 peratus pada kepekatan 50 µM, dan potensi nilai IC5{{{2{{207}}2}} berbeza daripada 12.6 ± {{219} }.2 hingga 27.6 ± 1.1 µM. Antara isoxazole berasaskan flavonoid trifluoromethylation yang baru disediakan, 3b (R1=F, R2=H) didapati paling mujarab (IC50=12.6 ± 0.2 µM) dan paling berkesan (PI=94.7 ± 1.2 peratus pada 50 µM) sebatian untuk menghalang aktiviti enzim -amilase. Nilai ketara ini didapati setanding dengan nilai acarbose (PI=97.8 ± 0.5 peratus pada 50 µM; IC50=12.4 ± 0.1 µM), digunakan sebagai bahan standard. Begitu juga, sebatian 3j, 3j dan 3m boleh dianggap sebagai bioaktif dari segi keberkesanan dan potensi (PI= 93.1 ± 0.9 peratus –93.5 ± 1.1 peratus pada 50 µM; IC50=13.3 ± 0.2 µM–13.8 ± 0.1 µM) berbanding dengan analog 3b dan acarbose mereka. Selebihnya sebatian (1, 2, 3a, 3c, 3d, 3e, 3f, 3g, 3i, 3k, dan 3l) juga didapati boleh menghalang enzim -amilase, tetapi kekal kurang berkesan (PI{{ 140}}.5 ± 0.7 peratus –87.1 ± 0.7 peratus pada 50 µM; IC50=14.4 ± 0.2 µM hingga 27.6 ± 1.1 µM) daripada analog yang dinyatakan di atas. Aktiviti anti{157}}amilase yang dicapai oleh sebatian tersintesis adalah konsisten dengan laporan sebelumnya, antaranya Nie et al. (2020) [10] melaporkan bahawa isoxazole berasaskan flavonoid boleh memaparkan perancah berharga untuk penemuan ubat antidiabetik. Dengan membandingkan struktur dan aktiviti molekul tersintesis, sebatian 3bd, terhalogen dalam kedudukan para kumpulan fenil yang dilekatkan pada gelang isoxazole, menunjukkan keberkesanan yang ketara (PI= 85.4 ± 0.9 peratus –94.7 ± 1.2 peratus pada 50 µM) dan potensi (IC{171}}.6 ± 0.2 µM–14.6 ± 0.3 µM) dalam menghalang enzim -amilase. Penemuan ini sesuai dengan kesusasteraan, menunjukkan bahawa kehadiran atom halogen (F, Cl, atau Br) dalam struktur adalah penting untuk perencatan -amilase yang kuat [49,50]. Di samping itu, kajian perhubungan struktur-aktiviti membolehkan kami membuat kesimpulan bahawa lebih banyak kesan penarik induktif (-I) dan penderma mesomerik ( tambah M) meningkatkan keberkesanan dan potensi perencatan -amilase (aktiviti derivatif terfluorinasi 3b (R{{186} } F, R2=H; PI=94.7 ± 1.2 peratus pada 50 µM; IC50=12.6 ± 0.2 µM) adalah lebih tinggi daripada terbitan berklorin 3c (R{ {198}} Cl, R{199}} H; PI=87.1 ± 0.7 peratus pada 50 µM; IC50=14.4 ± 0.2 µM), diikuti dengan terbitan terbromin 3d (R 1=Br, R2=H; PI=85.4 ± 0.9 peratus pada 50 µM; IC50=14.6 ± 0.3 µM)), menurut kajian terdahulu [ 4,49]. Adalah jelas bahawa perencatan -amilase meningkat dengan kesan penarik aruhan (−I) dan penderma mesomer (tambah M) bagi atom halogen.
2.3. Kajian Docking MolekulEnzim -amilase (EC 3.2.1.1)—glikosil hidrolase—menghidrolisiskan -1,4-ikatan glikosidik dalam kanji, seperti amilosa. Struktur kristal enzim -amilase (PDB: 7TAA) terdiri daripada rantai A dengan panjang jujukan 478 asid amino [52]. -Amilase adalah salah satu enzim utama yang paling penting yang bertanggungjawab untuk pencernaan karbohidrat [5]; oleh itu, menyekat enzim -amilase menawarkan strategi untuk mengawal diabetes dan membantu dalam pengurusan obesiti [6,7]. Analisis dok molekul yang meluas telah dilaksanakan untuk meneroka mod pengikatan, menentukan kemungkinan interaksi molekul tersintesis (1, 2, dan 3a–m) dalam poket pengikat hidrofobik ABC (heksasakarida acarbose diubah suai) struktur kristal protein Aspergillus oryzae - enzim amilase (PDB: 7TAA) [52] menggunakan perisian AutoDock Vina, dan merasionalkan aktiviti perencatan in vitro -amilase yang diperhatikan bagi sebatian yang baru disintesis. Semua molekul yang disintesis (1, 2, dan 3a–m) —dan acarbose, digunakan sebagai bahan piawai—telah dikaji dalam silico. Tenaga pengikat dan butiran interaksi (bilangan interaksi, bilangan asid amino yang berinteraksi, asid amino yang berinteraksi, dan ikatan hidrogen) ligan dengan enzim sasaran dibentangkan dalam Jadual 2. Daripada keputusan dok in silico (Jadual 2), ia telah diperhatikan. bahawa sebatian 1 dan 2 mempamerkan tenaga pengikat yang baik (masing-masing -7.7 dan−7.8 kcal/mol) dalam tapak pengikatan enzim -amilase (PDB: 7TAA). Nilai-nilai ini adalah setanding dengan bahan piawai (acarbose, -7.9 kcal/mol), membolehkan mereka sesuai dengan baik ke dalam tapak aktif enzim sasaran. Menariknya, isoxazole berasaskan flavonoid trifluoromethylation yang baru disintesis (3a-m) memberikan hasil yang diharapkan; mereka betul-betul dalam pose ikatan dan mempamerkan tenaga pengikat yang hebat antara -9.6 hingga -8.2 kcal/mol (Jadual 2). Ini akan membolehkan kesemuanya sesuai dengan baik ke dalam tapak aktif enzim -amilase, lebih baik daripada acarbose. Mod pengikatan tiga sebatian paling aktif (3b, 3h, dan 3j) dengan enzim sasaran dibincangkan di bawah. Kompaun 3b—perencat enzim -amilase yang paling mujarab dan berkesan dalam siri isoksazol berasaskan flavonoid trifluorometilasi yang diuji—mempamerkan tenaga pengikat yang sangat baik iaitu −9.6 kcal/mol. Di samping itu, mod pengikatan 3b menunjukkan bahawa ia terlibat dalam interaksi 16bukan kovalen dengan 10 asid amino (Jadual 2). Secara menyeluruh, bahagian 3-(3-(4-fluorophenyl)isoxazole-5-yl)methoxyl membentuk dua ikatan halogen (fluorin) dengan ASP-206, Pi –Ikatan berbentuk Pi T dengan TYR-82, ikatan Pi–cation dengan HIS-80, Molecules 2021, 26, 5214 8 daripada 18 dua ikatan hidrogen konvensional dengan ARG{{71 }}, dan Pi–anion dan ikatan karbon-hidrogen dengan baki ASP-340. Tambahan pula, kumpulan trifluoromethyl yang melekat pada C-40 rangka flavonoid terlibat dalam pengikatan hidrogen konvensional dengan GLY-167 dan dua ikatan alkil dengan amino LEU-166 dan LEU-173 asid. Sebaliknya, rangka flflavonoid berinteraksi melalui ikatan Pi–anion dengan ASP-340, ikatan hidrogen konvensional dengan GLN-35 dan satu Pi–alkil dan dua ikatan bertindan Pi–Pi dengan TYR{ {80}} (Rajah 1).
Rajah 1. Sebatian 3b sesuai dengan poket pengikat hidrofobik ABC dalam PDB: 7TAA.
Tambahan pula, kompaun 3h mempamerkan tenaga pengikat yang menarik sebanyak -9.3 kcal/mol. Mod pengikatnya menunjukkan bahawa ia terlibat dalam 15 interaksi bukan kovalen dengan 10 sisa (Jadual 2). Sehubungan itu, cerapan molekul daripada analisis dok mencadangkan bahawa bahagian 3-(3-(4- methoxyphenyl)isoxazole-5-yl)methoxyl moiety membentuk dua ikatan karbon-hidrogen dengan GLU{{12 }}, ikatan berbentuk Pi–Pi T dengan TYR-82, dua ikatan hidrogen konvensional dengan ARG-344, ikatan karbon-hidrogen dengan HIS-80 dan ikatan Pi–anion dengan baki ASP{18}}. Selain itu, kumpulan trifluoromethyl terlibat dalam ikatan hidrogen konvensional dengan GLY-167 dan dua interaksi alkil dengan LEU-166 dan LEU-173 asid amino. Selain itu, rangka flflavonoid terlibat dalam ikatan hidrogen konvensional dengan GLN-35, ikatan Pi–anion dengan ASP-340, dua ikatan bertindan Pi–Pi dan ikatan Pi–alkil dengan TYR{ {24}} (Rajah 2)
Sebaliknya, sebatian 3j mempamerkan tenaga pengikat yang ketara sebanyak -9.2 kcal/mol. Mod pengikatnya menunjukkan bahawa ia terlibat dalam interaksi 16bukan kovalen dengan 13 asid amino (Jadual 2). Oleh itu, analisis mendalam tentang dok molekul mencadangkan bahawa bahagian 3-(3-(4-butoxy-3-chlorophenyl)isoxazole-5-yl)methoxyl membentuk dua bahagian konvensional ikatan hidrogen dengan ARG-344, tiga ikatan Pi–alkil dengan TYR-82, HIS-210 dan HIS-296, interaksi alkil dengan LEU-232, a ikatan karbon-hidrogen dengan sisa GLU-230, ikatan Pi–anion dengan ASP-340 dan ikatan Pi–cation dengan HIS-80. Selain itu, kumpulan trifluoromethyl yang dipautkan kepada cincin aromatik B rangka flflavonoid terlibat dalam ikatan hidrogen konvensional dengan GLY-167 dan dua interaksi alkil dengan sisa LEU-166 dan LEU-173. Selain itu, rangka flflavonoid terlibat dalam ikatan hidrogen konvensional dengan GLN-35 dan Pi–alkil dan dua ikatan bertindan Pi–Pi dengan asid amino TYR-75 (Rajah 3). Dalam enzim Aspergillus oryzae -amylase (PDB: 7TAA), nukleofil dan residu asid/bes pemangkin, yang bertanggungjawab untuk pembelahan ikatan glikosidik, ialah asid amino ASP-206 dan GLU-230 , masing-masing [5]. Oleh itu, interaksi antara protein dan ligan, terutamanya melalui sisa GLU-230 dan ASP-206, adalah cara terbaik untuk menyekat pembelahan ikatan glikosidik. Sebenarnya, tenaga pengikatan yang rendah, pose pengikatan yang betul, keupayaan untuk berinteraksi dengan sisa-sisa utama belahan glikosidik (GLU-230 dan ASP-206), dan sejumlah besar interaksi dalam poket aktif enzim sasaran (Jadual 2) boleh menerangkan keberkesanan perencatan -amilase yang kuat yang ditubuhkan oleh kebanyakan sebatian.
Rajah 3. Sebatian 3j sesuai dengan poket pengikat hidrofobik ABC dalam PDB: 7TAA
3. Bahan dan Kaedah
3.1. Eksperimen AmProsedurSemua pelarut terpakai disuling baru sebelum digunakan. Semua tindak balas kimia dipantau menggunakan plat TLC komersial (Silica gel 60, F254, SDS). Radas Büchi 510 digunakan untuk menentukan takat lebur. Semua spektrum 1H NMR (300 MHz), DEPT 135 dan 13C NMR(75 MHz) telah direkodkan dalam kloroform dan dimetil sulfoksida-d6 yang telah dideuterasi dengan spektrometer Bruker AC-300. Semua anjakan kimia (δ) dilaporkan dalam bahagian per juta(ppm), pemalar gandingan (J) diberikan dalam Hertz (Hz), dan resonans pelarut tidak terdeuterasi sisa digunakan sebagai rujukan dalaman. Spektrum DCI-HRMS dijalankan dalam aWaters GCT 1er dalam mod ion positif. Spektrum ESI-HRMS telah direkodkan dengan ESI-TOF (Waters LCT, Markham, Ontario, Kanada) dalam mod ion positif menggunakan mod reflectron.
4. Kesimpulan
Isoxazole berasaskan flavonoid (3a-m) trifluoromethylation yang baru disintesis telah dinilai secara in vitro untuk aktiviti perencatan -amilase mereka, dan keputusan yang ketara telah dicatatkan. Sikloadduk 3b, 3h, 3j, dan 3m mempamerkan keberkesanan dan potensi yang setanding dengan acarbose yang digunakan sebagai bahan piawai untuk menghalang enzim -amilase. Di samping itu, analisis hubungan struktur-aktiviti mendedahkan bahawa terbitan halogen dan alkoksilat adalah sebatian yang paling aktif. Menurut analisis silicodocking, isoxazole berasaskan flavonoid trifluoromethylation menunjukkan tenaga pengikat yang rendah, bilangan interaksi yang besar, dan kedudukan pengikatan yang betul dalam poket aktif enzim sasaran. Kebanyakannya berinteraksi dengan nukleofil dan sisa asid/bes pemangkin (GLU-230 dan ASP-206), yang mungkin menjelaskan keberkesanan dan potensinya dalam menghalang aktiviti enzim -amilase. Aktiviti menjanjikan yang dipaparkan oleh sebatian hibrid tersintesis menggalakkan penglibatan mereka sebagai calon untuk penemuan agen antidiabetik dan anti-obesiti baharu. Walau bagaimanapun, kajian yang sangat mendalam dan faktor keselamatan mesti mengambil kira risiko yang berkaitan dengan kebaharuan bahan aktif, ketoksikan, kestabilan, dan keterlarutan dalam medium berair, dan ciri farmakodinamik, termasuk kebolehpercayaan yang kesan sampingan boleh dipantau. pada manusia sebelum kesan yang berpotensi serius/tidak dapat dipulihkan berkembang. Bahan Tambahan: Berikut boleh didapati dalam talian, NMR Spectra bagi sebatian tersintesis (1, 2, dan 3a–m), Jadual S1: Keluk kepekatan-tindak balas yang digunakan untuk mengira nilai IC50. Sumbangan Pengarang: Pengkonsepan FKA dan IS; metodologi, HBJ; perisian, IS danH.NA; pengesahan, FKA, dan AC; analisis formal, MRE; penyiasatan, FKA dan IS; sumber, BYA; penyusunan data, FKA dan IS; penulisan—penyediaan draf asal, FKA dan IS; menulis—menyemak dan menyunting, HBJ; visualisasi, FKA dan BYA; penyeliaan, HBJ; pentadbiran projek, FKA dan HBJ; pemerolehan pembiayaan, FKA Semua pengarang telah membaca dan bersetuju dengan versi manuskrip yang diterbitkan. Pembiayaan: Penyelidikan ini tidak menerima pembiayaan luar.Kenyataan Lembaga Kajian Institusi: Tidak berkenaan.Pernyataan Persetujuan Termaklum: Tidak berkenaan.Pernyataan Ketersediaan Data: Tidak berkenaan.Penghargaan: Penulis merakamkan penghargaan kepada Dekan Penyelidikan Saintifik di Imam Mohammad Ibn Saud Islamic Universiti untuk membiayai kerja ini melalui Kumpulan Penyelidikan. RG-21-09-69.Konflik Kepentingan: Pengarang mengisytiharkan tiada konflik kepentingan. Ketersediaan Contoh: Sampel sebatian tidak tersedia daripada pengarang.
Rujukan
1. Boutayeb, A.; Boutayeb, S. Beban penyakit tidak berjangkit di negara membangun. Int. J. Kesihatan Ekuiti 2005, 4, 1–8. [CrossRef]
2. Wagner, KH; Brath, H. Pandangan global mengenai perkembangan penyakit tidak berjangkit. Sebelum Med. 2012, 54, S38–S41. [CrossRef]
3. Tseng, CH Mekanisme biologi berpotensi diabetes mellitus yang disebabkan oleh arsenik. Toksik. Appl. Pharmacol. 2004, 197, 67–83. [CrossRef]
4. Sala, D.; Zorzano, A. Kawalan pembezaan jisim otot dalam diabetes mellitus jenis 1 dan jenis 2. sel. Mol. Life Sci. 2015, 72, 3803–3817. [CrossRef]
5. Brzozowski, AM; Davies, GJ Struktur aspergillus oryzae -amilase yang dikomplekskan dengan perencat acarbose pada resolusi 2.0 Å. Biokimia 1997, 36, 10837–10845. [CrossRef]
6. Jayaraj, S.; Suresh, S.; Kadeppagari, perencat RK Amilase, dan aplikasi bioperubatannya. Starch-Stärke 2013, 65, 535–542. [CrossRef]
7. Khan, S.; Nazir, M.; Raiz, N.; Saleem, M.; Zengin, G.; Fazal, G.; Saleem, H.; Mukhtar, M.; Tousif, MI; Tareen, RB; et al. Pemprofilan fitokimia, sifat biologi in vitro dan kajian dalam siliko pada stok Caragana ambigua (Fabaceae): Pendekatan komprehensif. Prod Tanaman Ind. 2019, 131, 117–124. [CrossRef]
8. Berg, JM; Tymoczko, JL; Stryer, L. Enzim boleh dihalang oleh molekul tertentu. Dalam Biokimia, ed. ke-5; WH Freeman: New York, NY, Amerika Syarikat, 2002.
9. Kam, A.; Li, KM; Razmovski-Naumovski, V.; Nammi, S.; Shi, J.; Chan, K.; Li, GQ Kajian perbandingan tentang kesan perencatan bahagian yang berbeza dan juzuk kimia buah delima pada -amilase dan -glukosidase. Phytother. Res. 2013, 27, 1614–1620. [CrossRef]
10. Nie, JP; Qu, ZN; Chen, Y.; Chen, JH; Jiang, Y.; Jin, MN; Yu, Y.; Niu, WY; Duan, HQ; Qin, N. Penemuan dan kesan anti-diabetes derivatif flavonoid berasaskan isoxazole novel. Fitoterapia 2020, 142, 104499. [CrossRef]
11. Malešev, D.; Kunti'c, V. Penyiasatan kelat logam-flavonoid dan penentuan flavonoid melalui tindak balas pengkompleksan logam-flavonoid. J. Serb. Kimia. Soc. 2007, 72, 921–939. [CrossRef]
12. Pinheiro, PF; Goncalon, CJ Analisis Struktur Flavonoid dan Sebatian Berkaitan—Tinjauan Aplikasi Spektroskopi. Dalam Fitokimia—Perspektif Global Peranan Mereka dalam Pemakanan dan Kesihatan; InTech: London, UK, 2012.
13. Lo Piparo, E.; Scheib, H.; Frei, N.; Williamson, G.; Grigorov, M.; Chou, CJFlavonoid untukmengawal pencernaan kanji: Keperluan struktur untuk menghalang manusia -amilase. J. Med. Kimia. 2008, 51, 3555–3561. [CrossRef]
14. Xiao, J.; Ni, X.; Kai, G.; Chen, X. Kajian tentang hubungan struktur-aktiviti pemakananmenghalang polifenol-amilase. Crit. Rev. Sains Makanan. Nutr. 2013, 53, 497–506. [CrossRef] [PubMed]
15. Hua, F.; Zhou, P.; Wu, HY; Chu, GX; Xie, ZW; Bao, GH Perencatan -glukosidase dan -amilase oleh glikosida flavonoid daripada teh Lu'an GuaPian: Docking molekul dan mekanisme interaksi. Fungsi Makanan. 2018, 9, 4173–4183. [CrossRef] [PubMed]
16. Vinayagam, R.; Xu, B. Sifat antidiabetik flavonoid pemakanan: Kajian semula mekanisme selular. Nutr. Metab. 2015, 12, 1–20. [CrossRef] [PubMed] 17. Ghorbani, A. Mekanisme kesan antidiabetik rutin flavonoid. Berbiomed. Farmakother. 2017, 96, 305–312. [CrossRef] [PubMed]
