Human peroxisome proliferator-activated receptor gamma ($hPPAR{\gamma}$) has been implicated in numerous pathologies, including obesity, diabetes, and cancer. In this study, we verified that amentoflavone is an agonist of $hPPAR{\gamma}$ and probed the molecular basis of its action. It was demonstrated that amentoflavone bound $hPPAR{\gamma}$ with high (picomolar) affinity and increased the binding between $hPPAR{\gamma}$ and steroid receptor coactivator-1 (SRC-1) by approximately 4-fold. Based on a docking study, for the first time, we propose a model of amentoflavone and $hPPAR{\gamma}$ binding in which amentoflavone forms three hydrogen bonds with the side chains of His323, Tyr327, and Arg280 in $hPPAR{\gamma}$ and participates in two hydrophobic interactions.
The aldo-keto reductases catalyze reduction reactions using various aliphatic and aromatic aldehydes/ketones. Most reductases require NADPH exclusively as their cofactors. However, NADPH is much more expensive and unstable than NADH. In this study, we attempted to change the five amino acid residues that interact with the 2'-phosphate group of the adenosine ribose of NADPH. These residues were selected based on a docking model of the YOL151W reductase and were substituted with other amino acids to develop NADH-utilizing enzymes. Ten mutants were constructed by site-directed mutagenesis and expressed in Escherichia coli. Among them, four mutants showed higher reductase activities than wild-type when using the NADH cofactor. Analysis of the kinetic parameters for the wild type and mutants indicated that the $k_{cat}/K_{m}$ value of the Asn9Glu mutant toward NADH increased 3-fold. A docking model was used to show that the carboxyl group of Glu 9 of the mutant formed an additional hydrogen bond with the 2'-hydroxyl group of adenosine ribose. The Asn9Glu mutant was able to produce (R)-ethyl-4-chloro-3-hydroxyl butanoate rapidly when using the NADH regeneration system.
Abnormal regulation, hyperphosphorylation, and aggregation of the tau protein are the hallmark of several types of dementia, including Alzheimer's Disease. Increased activity of Glycogen Synthase Kinase-3β (GSK-3β) in the Central Nervous System (CNS), increased the tau hyperphosphorylation and caused the neurofibrillary tangles (NFTs) formation in the brain cells. Over the last two decades, numerous adenosine triphosphate (ATP) competitive inhibitors have been discovered that show inhibitory activity against GSK-3β. But these compounds exhibited off-target effects which motivated researchers to find new GSK-3β inhibitors. In the present study, we have collected the dataset of 31 C-Glycosylflavones derivatives that showed inhibitory activity against GSK-3β. Among the dataset, the most active compound was docked with the GSK-3β and molecular dynamics (MD) simulation was performed for 50 ns. Based on the 50 ns MD pose of the most active compound, the other dataset compounds were sketched, minimized, and aligned. The 3D-QSAR based Comparative Molecular Field Analysis (CoMFA) model was developed, which showed a reasonable value of q2=0.664 and r2=0.920. The contour maps generated based on the CoMFA model elaborated on the favorable substitutions at the R2 position. This study could assist in the future development of new GSK-3β inhibitors.
Ye Won Jeon;Ha Min Song;Ka Yeong Lee;Yeong A Kim;Hyung Kwoun Kim
Journal of Microbiology and Biotechnology
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v.34
no.6
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pp.1356-1364
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2024
Isoamyl fatty acid esters (IAFEs) are widely used as fruity flavor compounds in the food industry. In this study, various IAFEs were synthesized from isoamyl alcohol and various fatty acids using a cutinase enzyme (Rcut) derived from Rhodococcus bacteria. Rcut was immobilized on methacrylate divinylbenzene beads and used to synthesize isoamyl acetate, butyrate, hexanoate, octanoate, and decanoate. Among them, Rcut synthesized isoamyl butyrate (IAB) most efficiently. Docking model studies showed that butyric acid was the most suitable substrate in terms of binding energy and distance from the active site serine (Ser114) γ-oxygen. Up to 250 mM of IAB was synthesized by adjusting reaction conditions such as substrate concentration, reaction temperature, and reaction time. When the enzyme reaction was performed by reusing the immobilized enzyme, the enzyme activity was maintained at least six times. These results demonstrate that the immobilized Rcut enzyme can be used in the food industry to synthesize a variety of fruity flavor compounds, including IAB.
Introduction: GTPases known as translation factor play a vital role as ribosomal subunit assembly chaperone. The bacterial Obg proteins ($Spo{\underline{0B}}$-associated ${\underline{G}}TP$-binding protein) belong to the subfamily of P-loop GTPase proteins and now it is considered as one of the new target for antibacterial drug. The majority of bacterial Obgs have been commonly found to be associated with ribosome, implying that these proteins may play a fundamental role in ribosome assembly or maturation. In addition, one of the experimental evidences suggested that Bacillus subtilis Obg (BsObg) protein binds to the L13 ribosomal protein (BsL13) which is known to be one of the early assembly proteins of the 50S ribosomal subunit in Escherichia coli. In order to investigate binding mode between the BsObg and the BsL13, protein-protein docking simulation was carried out after generating 3D structure of the BsL13 structure using homology modeling method. Materials and Methods: Homology model structure of BsL13 was generated using the EcL13 crystal structure as a template. Protein-protein docking of BsObg protein with ribosomal protein BsL13 was performed by DOT, a macro-molecular docking software, in order to predict a reasonable binding mode. The solvated energy minimization calculation of the docked conformation was carried out to refine the structure. Results and Discussion: The possible binding conformation of BsL13 along with activated Obg fold in BsObg was predicted by computational docking study. The final structure is obtained from the solvated energy minimization. From the analysis, three important H-bond interactions between the Obg fold and the L13 were detected: Obg:Tyr27-L13:Glu32, Obg:Asn76-L13:Glu139, and Obg:Ala136-L13:Glu142. The interaction between the BsObg and BsL13 structures were also analyzed by electrostatic potential calculations to examine the interface surfaces. From the results, the key residues for hydrogen bonding and hydrophobic interaction between the two proteins were predicted. Conclusion and Prospects: In this study, we have focused on the binding mode of the BsObg protein with the ribosomal BsL13 protein. The interaction between the activated Obg and target protein was investigated with protein-protein docking calculations. The binding pattern can be further used as a base for structure-based drug design to find a novel antibacterial drug.
Background: The human protein methyl-transferase DOT1L catalyzes the methylation of histone H3 on lysine 79 (H3K79) at homeobox genes and is also involved in a number of significant processes ranging from gene expression to DNA-damage response and cell cycle progression. Inhibition of DOT1L activity by shRNA or small-molecule inhibitors has been established to prevent proliferation of various MLL-rearranged leukemia cells in vitro, establishing DOT1L an attractive therapeutic target for mixed lineage leukemia (MLL). Most of the drugs currently in use for the MLL treatment are reported to have low efficacy, hence this study focused on various natural compounds which exhibit minimal toxic effects and high efficacy for the target receptor. Materials and Methods: Structures of human protein methyl-transferase DOT1L and natural compound databases were downloaded from various sources. Virtual screening, molecular docking, dynamics simulation and drug likeness studies were performed for those natural compounds to evaluate and analyze their anti-cancer activity. Results: The top five screened compounds possessing good binding affinity were identified as potential high affinity inhibitors against DOT1L's active site. The top ranking molecule amongst the screened ligands had a Glide g-score of -10.940 kcal/mol and Glide e-model score of -86.011 with 5 hydrogen bonds and 12 hydrophobic contacts. This ligand's behaviour also showed consistency during the simulation of protein-ligand complex for 20000 ps, which is indicative of its stability in the receptor pocket. Conclusions: The ligand obtained out of this screening study can be considered as a potential inhibitor for DOT1L and further can be treated as a lead for the drug designing pipeline.
Jaffal, Sahar Majdi;Al-Najjar, Belal Omar;Abbas, Manal Ahmad
The Korean Journal of Pain
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v.34
no.3
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pp.262-270
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2021
Background: Transient receptor potential vanilloid 1 (TRPV1) is a non-selective cation channel implicated in pain sensation in response to heat, protons, and capsaicin (CAPS). It is well established that TRPV1 is involved in mechanical allodynia. This study investigates the effect of Ononis spinosa (Fabaceae) in CAPS-induced mechanical allodynia and its mechanism of action. Methods: Mechanical allodynia was induced by the intraplantar (ipl) injection of 40 ㎍ CAPS into the left hind paw of male Wistar rats. Animals received an ipl injection of 100 ㎍ O. spinosa methanolic leaf extract or 2.5% diclofenac sodium 20 minutes before CAPS injection. Paw withdrawal threshold (PWT) was measured using von Frey filament 30, 90, and 150 minutes after CAPS injection. A molecular docking tool, AutoDock 4.2, was used to study the binding energies and intermolecular interactions between O. spinosa constituents and TRPV1 receptor. Results: The ipsilateral ipl injection of O. spinosa before CAPS injection increased PWT in rats at all time points. O. spinosa decreased mechanical allodynia by 5.35-fold compared to a 3.59-fold decrease produced by diclofenac sodium. The ipsilateral pretreatment with TRPV1 antagonist (300 ㎍ 4-[3-Chloro-2-pyridinyl]-N-[4-[1,1-dimethylethyl] phenyl]-1-piperazinecarboxamide [BCTC]) as well as the β2-adrenoreceptor antagonist (150 ㎍ butoxamine) attenuated the action of O. spinosa. Depending on molecular docking results, the activity of the extract could be attributed to the bindings of campesterol, stigmasterol, and ononin compounds to TRPV1. Conclusions: O. spinosa alleviated CAPS-induced mechanical allodynia through 2 mechanisms: the direct modulation of TRPV1 and the involvement of β2 adrenoreceptor signaling.
To understand the inhibitory activity with changing hydroxyl substituents ($R_l-R_9$) of polyhydroxy substituted 2-phenyl-l,4-benzopyrone analogues (1-25) against tyrosinase (PDB ID: oxy-form; 1WX2), molecular docking and the three dimensional quantitative structure-activity relationships (3D-QSARs: Comparative molecular field analysis (CoMFA) & Comparative molecular similarity indices analysis (CoMSIA)) were studied quantitatively. The statistically best models were CoMFA 1 and CoMSIA 1 model from the results. The optimized CoMSIA 1 model with the sensitivity of the perturbation and the prediction produced ($dq^2'/dr_{yy'}^2$=1.009 & $q^2$=0.51l) by a progressive scrambling analysis were not dependent on chance correlation. The inhibitory activities with optimized CoMSIA 1 model were dependent upon electrostatic factor (51.4%) of substrate molecules. Contour mapping the 3D-QSAR models to the active site of tyrosinase provides new insight into the interaction between tyrosinase as receptor and 2-phenyl-l,4-benzopyrone analogues as inhibitor. Therefore, the results will he able to apply to the optimization of a new potent tyrosinase inhibitors.
Jaramillo, David;Cabos, Christian;Renard, Philippe
International Journal of CAD/CAM
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v.6
no.1
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pp.9-17
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2006
Performing inspections for Hull Condition Monitoring and Assessment as stipulated in IACS unified requirements and IMO's Condition Assessment Scheme (CAS) IMO Resolution MEPC.94(46), 2001, Condition Assessment Scheme, IMO Resolution MEPC.111(50), 2003, Amendments to regulation 13G, addition of new regulation 13H involves a huge amount of measurement data to be collected, processed, analysed and maintained. Information to be recorded consists of thickness measurements and visual assessment of coating and cracks. The amount of data and increasing requirements with respect to condition assessment demand efficient computer support. Currently, due to the lack of standardization for this kind of data, the thickness measurements are recorded manually on ship drawings or tables. In this form, handling of the measurements is tedious and error-prone and assessment is difficult. Data reporting and analysis takes a long time, leading to some repairs being performed only at the next docking of the ship or making an additional docking necessary. The recently started ED funded project CAS addresses this topic and develops-as a first step-a data model for Hull Condition Monitoring and Assessment (HCMA) based on XML-technology. The model includes simple geometry representation to facilitate a graphically supported data collection as well as an easy visualisation of the measurement results. In order to ensure compatibility with the current way of working, the content of the data model is strictly confined to the requirements of the measurement process. Appropriate data interfaces to classification software will enable rapid assessment by the classification societies, thus improving the process in terms of time and cost savings. In particular, decision-making can be done while the ship is still in the dock for maintenance.
The anti-inflammatory activity of eriodictyol and its mode of action were investigated. Eriodictyol suppressed tumor necrosis factor (mTNF)-${\alpha}$, inducible nitric oxide synthase (miNOS), interleukin (mIL)-6, macrophage inflammatory protein (mMIP)-1, and mMIP-2 cytokine release in LPS-stimulated macrophages. We found that the anti-inflammatory cascade of eriodictyol is mediated through the Toll-like Receptor (TLR)4/CD14, p38 mitogen-activated protein kinases (MAPK), extracellular-signal-regulated kinase (ERK), Jun-N terminal kinase (JNK), and cyclooxygenase (COX)-2 pathway. Fluorescence quenching and saturation-transfer difference (STD) NMR experiments showed that eriodictyol exhibits good binding affinity to JNK, $8.79{\times}10^5M^{-1}$. Based on a docking study, we propose a model of eriodictyol and JNK binding, in which eriodictyol forms 3 hydrogen bonds with the side chains of Lys55, Met111, and Asp169 in JNK, and in which the hydroxyl groups of the B ring play key roles in binding interactions with JNK. Therefore, eriodictyol may be a potent anti-inflammatory inhibitor of JNK.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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