DOI: https://doi.org/10.5599/admet.3322
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/42633376
تاريخ النشر: 2026-06-08
المؤلف: Uday Thakkar وآخرون
الموضوع الرئيسي: توليف وتوصيف المركبات غير المتجانسة
نظرة عامة
تدرس الدراسة تخليق وتقييم مشتقات جديدة من 5,6-diphenyl-1,2,4-triazine-piperazine كعوامل محتملة مضادة للسل. باستخدام اختبار الميكروبلات ألامار الأزرق (MABA) لتقييم النشاط المضاد للسل ودراسات السمية الخلوية على البلعميات RAW 264.7، حددت الأبحاث مركبين، FP3 و FP8، يظهران نشاطًا مضادًا للسل بشكل ملحوظ مع تركيزات مثبطة دنيا (MIC) تبلغ 1.6 ميكروغرام لكل مل. أشارت تحليلات الربط إلى تفاعلات قوية مع إنزيم Mycobacterium tuberculosis-dihydrofolate reductase (Mtb-DHFR)، مما يبرز الروابط الهيدروجينية المستقرة والتفاعلات الكارهة للماء، والتي تم التحقق منها من خلال محاكاة الديناميات الجزيئية وحسابات نظرية الكثافة الوظيفية (DFT).
تؤكد النتائج على أهمية التعديلات الهيكلية، كاشفة أن الاستبدالات الكارهة للماء الصغيرة تعزز الفعالية المضادة للسل، بينما تقلل الهالوجينات الكبيرة والمجموعات المانحة للإلكترونات منها. أظهرت المركبات تقاربًا أعلى لـ Mtb-DHFR مقارنةً بالدواء المرجعي ميثوتريكسات، مما يثبت أن DHFR هو هدف واعد لتطوير الأدوية. بشكل عام، تقدم الدراسة FP3 و FP8 كمرشحين رئيسيين لمزيد من الاستكشاف في تطوير الأدوية المضادة للسل، مدعومة بأدلة بيولوجية وحسابية قوية.
مقدمة
تسلط مقدمة ورقة البحث الضوء على الأزمة الصحية العالمية المتزايدة التي تسببها السل (TB)، والتي تفاقمت بسبب جائحة COVID-19، مما أدى إلى زيادة الإصابات والوفيات وظهور سلالات مقاومة للأدوية. تعتبر أنظمة العلاج الحالية لكل من السل القابل للعلاج (DS-TB) والسل المقاوم للأدوية (DR-TB) طويلة وغالبًا ما ترتبط بمعدلات شفاء منخفضة وسمية كبيرة، مما يبرز الحاجة الملحة إلى خيارات علاجية جديدة وفعالة وأكثر أمانًا. تؤكد الورقة على الدور الحاسم لـ Mycobacterium tuberculosis (Mtb) وأنواعه المختلفة في علم أمراض السل، مع الإشارة إلى أنه على الرغم من تحديد العديد من المركبات ذات الفعالية المحتملة ضد السلالات المقاومة، إلا أن القليل منها قد تقدم بنجاح عبر التجارب السريرية.
تركز الدراسة على إنزيم dihydrofolate reductase (DHFR)، وهو إنزيم أساسي في مسار الأيض للفولات، كهدف واعد لاكتشاف الأدوية المضادة للسل. تقدم الاختلافات الهيكلية بين DHFR الميكوبكتيري ونظيره البشري فرصًا لتصميم مثبطات انتقائية. يقترح المؤلفون تخليق مشتقات جديدة من 5,6-diphenyl-1,2,4-triazine-piperazine تهدف إلى تثبيط DHFR، مستفيدين من النشاط البيولوجي للدورات النيتروجينية، وخاصة فئات 1,2,4-triazine وpiperazine. يتماشى هذا النهج مع استراتيجيات اكتشاف الأدوية المعاصرة، بما في ذلك التهجين الجزيئي، لإنشاء مركبات ذات إمكانات علاجية محسنة ضد السل مع تقليل السمية. تقدم الورقة تقريرًا عن تخليق وتقييم دوائي لمركب محدد، 1-(4-benzoyl-piperazin-1-yl)-2-((5,6-diphenyl-1,2,4-triazin-3-yl)thio)ethan-1-one، كجزء من هذه المبادرة البحثية المستمرة.
طرق
تضمنت الطرق التجريبية المستخدمة في هذه الدراسة نهجًا منهجيًا للتحقيق في فرضية البحث. استخدم الباحثون بيئة خاضعة للرقابة لتقليل المتغيرات الخارجية، مما يضمن أن النتائج تعود إلى الظروف التجريبية. تم وضع بروتوكولات محددة لجمع البيانات، بما في ذلك استخدام أدوات وتقنيات قياس موحدة لتعزيز موثوقية وصدق النتائج.
تم إجراء تحليل البيانات باستخدام طرق إحصائية مناسبة لتقييم دلالة النتائج. طبق الباحثون كل من الإحصاءات الوصفية والاستنتاجية، مما يسمح بتفسير شامل للبيانات. تم الإبلاغ عن النتائج الرئيسية مع فترات الثقة وقيم p لتقييم قوة الاستنتاجات المستخلصة من النتائج التجريبية. بشكل عام، تم تصميم المنهجية لاختبار الفرضيات بدقة مع الالتزام بالمعايير الأخلاقية في ممارسات البحث.
مناقشة
في هذا القسم، تناقش الأبحاث المنهجيات المستخدمة لتقييم التفاعلات والأنشطة البيولوجية للمركبات المُصنَّعة التي تستهدف إنزيمات الميكوبكتيريا. تم إجراء دراسات الربط الجزيئي باستخدام برنامج ADT، مع التركيز على إنزيمات DprE1 وMtb-DHFR، مع الحصول على الهياكل البلورية من بنك بيانات البروتين RCSB. شمل عملية الربط إعداد هياكل الإنزيم وال ligand بتنسيق PDBQT، وإنشاء صناديق شبكية لتعريف الموقع النشط، والتحقق من نتائج الربط من خلال إعادة الربط للـ ligands المتبلورة المشتركة. تم تصور التفاعلات باستخدام Discovery Studio 2021 Client.
بعد ذلك، تم إجراء محاكاة الديناميات الجزيئية (MD) على التوافقات الأعلى تصنيفًا لثلاثة مركبات جنبًا إلى جنب مع ligand مرجعي، باستخدام حزمة Desmond v7.6. استمرت كل محاكاة لمدة 200 نانوثانية، وتم إجراء تحليلات المسار لتقييم استقرار وديناميات مجمعات ligand-protein من خلال معايير مثل الانحراف المعياري الجذري (RMSD) والتقلب المعياري الجذري (RMSF). بالإضافة إلى ذلك، تم تنفيذ حسابات نظرية الكثافة الوظيفية (DFT) باستخدام الوظيفة B3LYP-D3 لتقييم الخصائص الإلكترونية للمركبات. شمل تخليق المركبات تفاعلات كيميائية متنوعة، تم مراقبتها بواسطة كروماتوغرافيا الطبقة الرقيقة (TLC)، وتم تحديدها من خلال تحديد نقطة الانصهار، وطيف الأشعة تحت الحمراء، وطيف الرنين المغناطيسي النووي (NMR). تم فحص النظائر المُصنَّعة (FP1 إلى FP9) للنشاط المضاد للميكوبكتيريا ضد سلالة H37Rv باستخدام اختبار Microplate Alamar Blue Assay، مع أدوية مرجعية للمقارنة، وتم تقييم سمّيتها على خطوط خلايا RAW 264.7 باستخدام اختبار MTT.
DOI: https://doi.org/10.5599/admet.3322
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/42633376
Publication Date: 2026-06-08
Author(s): Uday Thakkar et al.
Primary Topic: Synthesis and Characterization of Heterocyclic Compounds
Overview
The study investigates the synthesis and evaluation of novel 5,6-diphenyl-1,2,4-triazine-piperazine derivatives as potential anti-tubercular agents. Utilizing the microplate alamar blue assay (MABA) for antitubercular activity assessment and cytotoxicity studies on RAW 264.7 macrophages, the research identified two compounds, FP3 and FP8, exhibiting significant anti-tubercular activity with minimum inhibitory concentrations (MIC) of 1.6 µg mL⁻¹. Docking analyses indicated strong interactions with Mycobacterium tuberculosis-dihydrofolate reductase (Mtb-DHFR), highlighting stable hydrogen bonds and hydrophobic interactions, which were further validated through molecular dynamics simulations and density functional theory (DFT) calculations.
The findings underscore the importance of structural modifications, revealing that small hydrophobic substituents enhance anti-tubercular efficacy, while bulky halogens and electron-donating groups diminish it. The compounds demonstrated a higher affinity for Mtb-DHFR compared to the reference drug methotrexate, establishing DHFR as a promising target for drug development. Overall, the study presents FP3 and FP8 as leading candidates for further exploration in anti-tubercular drug development, supported by robust biological and computational evidence.
Introduction
The introduction of the research paper highlights the escalating global health crisis posed by tuberculosis (TB), exacerbated by the COVID-19 pandemic, which has led to increased infections, deaths, and the emergence of drug-resistant strains. The existing treatment regimens for both drug-susceptible TB (DS-TB) and drug-resistant TB (DR-TB) are lengthy and often associated with low cure rates and significant toxicity, underscoring the urgent need for new, effective, and safer therapeutic options. The paper emphasizes the critical role of Mycobacterium tuberculosis (Mtb) and its various species in TB pathology, while noting that despite the identification of numerous compounds with potential efficacy against resistant strains, few have successfully progressed through clinical trials.
The study focuses on dihydrofolate reductase (DHFR), an essential enzyme in the folate metabolic pathway, as a promising target for antitubercular drug discovery. The structural differences between mycobacterial DHFR and its human counterpart present opportunities for selective inhibitor design. The authors propose the synthesis of novel 5,6-diphenyl-1,2,4-triazine-piperazine derivatives aimed at inhibiting DHFR, leveraging the biological activity of nitrogen heterocycles, particularly the 1,2,4-triazine and piperazine classes. This approach aligns with contemporary drug discovery strategies, including molecular hybridization, to create compounds with enhanced therapeutic potential against TB while minimizing toxicity. The paper reports on the synthesis and pharmacological evaluation of a specific compound, 1-(4-benzoyl-piperazin-1-yl)-2-((5,6-diphenyl-1,2,4-triazin-3-yl)thio)ethan-1-one, as part of this ongoing research initiative.
Methods
The experimental methods employed in this study involved a systematic approach to investigate the research hypothesis. The researchers utilized a controlled environment to minimize external variables, ensuring that the results were attributable to the experimental conditions. Specific protocols were established for data collection, including the use of standardized measurement tools and techniques to enhance the reliability and validity of the findings.
Data analysis was conducted using appropriate statistical methods to evaluate the significance of the results. The researchers applied both descriptive and inferential statistics, allowing for a comprehensive interpretation of the data. Key findings were reported with confidence intervals and p-values to assess the robustness of the conclusions drawn from the experimental outcomes. Overall, the methodology was designed to rigorously test the hypotheses while adhering to ethical standards in research practices.
Discussion
In this section, the research discusses the methodologies employed to evaluate the interactions and biological activities of synthesized compounds targeting mycobacterial enzymes. Molecular docking studies were conducted using ADT software, focusing on DprE1 and Mtb-DHFR enzymes, with crystal structures sourced from the RCSB Protein Data Bank. The docking process involved preparing enzyme and ligand structures in PDBQT format, creating grid boxes for active site definition, and validating the docking results through re-docking of co-crystallized ligands. The interactions were visualized using Discovery Studio 2021 Client.
Subsequently, molecular dynamics (MD) simulations were performed on the top-ranked docking conformations of three compounds alongside a reference ligand, utilizing the Desmond v7.6 package. Each simulation lasted 200 ns, with trajectory analyses conducted to assess the stability and dynamics of the ligand-protein complexes through parameters such as root mean square deviation (RMSD) and root mean square fluctuation (RMSF). Additionally, density functional theory (DFT) calculations were executed using the B3LYP-D3 functional to evaluate electronic properties of the compounds. The synthesis of the compounds involved various chemical reactions, monitored by thin-layer chromatography (TLC), and characterized by melting point determination, infrared spectroscopy, and NMR spectroscopy. The synthesized analogues (FP1 to FP9) were screened for anti-mycobacterial activity against the H37Rv strain using the Microplate Alamar Blue Assay, with reference drugs for comparison, and their cytotoxicity was assessed on RAW 264.7 cell lines using the MTT assay.