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Study of the anti-diabetic potential of a Fungi Marine Compounds library by virtual screening against 11β- HSD1

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Abstract(s)

Type 2 diabetes mellitus (DM) is a chronic metabolic disease whose prevalence has been steadily increasing worldwide. Type 2 DM (formerly known as non-insulin-dependent DM) is the most common form of DM, characterized by hyperglycemia, insulin resistance, and relative insulin deficiency. This metabolic disease results from the interaction between genetic, environmental and behavioral risk factors. One of the proteins involved in this disease is 11β-hydroxysteroid dehydrogenase type 1 (11β- HSD1), an enzyme responsible for the reduction of cortisone to its active form, cortisol, which can lead to metabolic alterations such as insulin resistance and hyperglycemia. Thus, inhibition of 11β-HSD1 may offer a novel therapeutic approach for type 2 diabetes mellitus. Marine fungi (MF) compounds have been the subject of great attention in drug discovery because of their promise as therapeutic agents and because they possess a range of activities, including antibacterial, antiviral, and anticancer agents. This study prepared a virtual library of 157 compounds in marine fungi (MF). The potential of the compounds in the MF library as inhibitors of the 11β-HSD1 was then evaluated. Molecular docking of the MF library was performed against the 3D structure of 11β-HSD1 using VINA and YASARA software. Out of the 157 compounds, the 3 compounds that presented lower predicted binding energies (ΔG) values were Brevione A, Brevione I and Ilicicolin H with ΔG values of -11.6, -11.4 and -10.9 (kcal/mol), respectively. Brevione A and Brevione I are present in marine fungi Penicillium sp, while Ilicicolin H is present in Campylocarpon sp. HDN13-308. A detailed analysis of the predicted binding conformation of the 3 compounds was performed, and the main residues involved in the predicted binding conformation were analyzed in detail. Although experimental validation is needed, the 3 highlighted compounds, especially Brevione I, can be considered promising leads for developing potential anti-diabetic therapeutics. Also, the MF library prepared will be made available for researchers in general and will eventually be used to virtually screen other protein targets of interest.
O diabetes mellitus tipo 2 (DM) é uma doença metabólica crónica cuja prevalência tem estado em aumento constante em todo o mundo. O DM tipo 2 (anteriormente conhecido como DM não dependente de insulina) é a forma mais comum de DM, caracterizada por hiperglicemia, resistência à insulina e deficiência relativa de insulina. Esta doença metabólica resulta da interação entre fatores de risco genéticos, ambientais e comportamentais. Uma das proteínas envolvidas nesta doença é a 11β-hidroxiesteróide desidrogenase tipo 1 (11β-HSD1), uma enzima responsável pela redução da cortisona à sua forma ativa, o cortisol, que pode levar a alterações metabólicas como resistência à insulina e hiperglicemia. Assim, a inibição da 11β-HSD1 pode oferecer uma nova abordagem terapêutica para a DM tipo 2. Os compostos de fungos marinhos (MF) têm sido objeto de grande atenção na descoberta de medicamentos devido à sua promessa como agentes terapêuticos e porque possuem uma gama de atividades, incluindo antibacteriana, antiviral e antitumoral. Este estudo preparou uma biblioteca virtual de 157 compostos de fungos marinhos (MF – Marine Fungi). O potencial dos compostos da biblioteca de MF como inibidores da 11β-HSD1 foi então avaliado. O docking molecular da biblioteca de MF foi realizado contra a estrutura 3D da 11β-HSD1, utilizando os softwares VINA e YASARA. Dos 157 compostos, os 3 compostos que apresentaram menores valores de energias de ligação prevista (ΔG) foram os compostos Brevione A, Brevione I e Ilicicolin H, com valores de ΔG de -11,6, -11,4 e -10,9 (kcal/mol), respetivamente. O Brevione A e o Brevione I estão presentes em fungos marinhos do género Penicillium sp, enquanto o Ilicicolin H está presente em Campylocarpon sp. HDN13-308. Foi realizada uma análise detalhada da conformação de ligação prevista dos 3 compostos, e os principais resíduos envolvidos nessa conformação de ligação foram analisados em detalhe. Embora seja necessária validação experimental, os 3 compostos destacados, especialmente o Brevione I, podem ser considerados promissores para o desenvolvimento de potenciais novos fármacos antidiabéticos. Além disso, a biblioteca de MF preparada será disponibilizada para investigadores em geral e poderá ser utilizada para procurar potenciais inibidores de outros alvos proteicos de interesse.

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Diabetes Fungos marinhos Seleção virtual 11β 11B-HSD1

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