Izoxazoli trifluormetilați pe bază de flavonoide ca agenți antidiabetici și anti-obezitate: sinteză, activitate de inhibare a amilazei in vitro, andocare moleculară și analiză a relației structură-activitate

Vă rog contactațioscar.xiao@wecistanche.compentru a afla mai multe

Faisal K. Algethami 1,*, Ilyes Saidi 2, Hani Nasser Abdelhamid 3, Mohamed R. Elamin 1, Babiker Y. Abdulkhair 1, Amani Chrouda 4 și Hichem Ben Jannet 2,*

Abstract:Diabetul zaharat este o problemă majoră de sănătate la nivel global. Managementul digestiei carbohidraților oferă un tratament alternativ.Flavonoideconstituie cel mai mare grup depolifenolicecompuși, produși de plante consumate pe scară largă ca hrană și/sau utilizate în scopuri terapeutice. Ca atare, izoxazolii au atras atenția chimiștilor medicinali datorită bioactivității lor considerabile. Astfel, scopul principal al acestei lucrări a fost descoperirea de noi molecule hibride cu proprietăți atât ale flavonoidelor, cât și ale izoxazolilor pentru a controla digestia carbohidraților. Mai mult, grupul trifluormetil este o entitate cheie în dezvoltarea medicamentelor, datorită lipofilității sale puternice și stabilității metabolice. Prin urmare, lucrarea de față descrie condensarea unui flavonol de trifluormetilare sintetizat anterior cu diferiți oxizi de arii nitril, oferind 13 molecule hibride indicate ca izoxazoli pe bază de flavonoizi de trifluormetilare. Structurile compușilor obținuți au fost deduse din analiza 1H RMN, 13C RMN și HRMS. Cei 15 compuși nou sintetizați au inhibat activitatea -amilazei cu eficacitate variind de la 64,5 ± 0,7% la 94,7 ± 1,2% la o concentrație de 5{0 µM și cu valori IC50 de 12,6 ± 0,2 µM–27,6 ± 1,1 µM. Cei mai eficienți compuși în ceea ce privește eficacitatea și potența au fost 3b, 3h, 3j și 3m. Printre noile trifluormetilăripe bază de flavonoideizoxazoli, compusul 3b a fost cel mai eficient inhibitor al activității amilazei (PI=94,7 ± 1,2 procente la 50 µM), cu o potență (IC{50=12,6 ± { {13}}.2 µM) similar cu cel al acarbozei de control pozitiv (IC50=12.4 ± 0,1 µM). Studiul relației structură-activitate bazat pe analiza de andocare moleculară a arătat o energie de legare scăzută, un mod corect de interacțiune în buzunarul activ al enzimei țintă și o capacitate de a interacționa cu reziduurile cheie ale clivajului glicozidic (GLU{{16} }} și ASP-206), explicând efectele inhibitoare ale -amilazei stabilite de mai mulți derivați.

Cuvinte cheie:-inhibarea amilazei; antidiabetic; anti-obezitate; cicloadiția; flavonoide; izoxazoli pe bază de flavonoide de trifluormetilare; andocare moleculară; Analiza SAR

Click aici pentru a afla mai multe

1. Introducere

Obezitateași diabetul zaharat constituie probleme majore de sănătate umană la nivel mondial [1,2]. Într-adevăr, diabetul zaharat este caracterizat în primul rând de glicemia necontrolată. Cu toate acestea, diabetul zaharat de tip 1 rezultă dintr-o întrerupere a secreției de insulină (dependentă de insulină), în timp ce tipul 2 provine de obicei din rezistența la insulină (alterări ale structurii receptorilor pe celulele țintă, ducând la o reducere a afinității hormon-receptor), perturbare. în secreția de insulină, sau ambele [3,4]. În mod inevitabil, inhibarea degradării polizaharidelor în monozaharide adecvate pentru absorbția în celule implementează strategii fundamentale pentru a controla diabetul și a ajuta la gestionarea obezității [3]. Enzima -amilază (EC.3.2.1.1) este o enzimă digestivă care hidrolizează legăturile -1,{4-glicozidice ale carbohidraților, cum ar fi amidonul [5]. Prin urmare, inhibarea -amilazei contribuie într-un fel sau altul la controlul digestiei carbohidraților [6,7]; astfel, constituie o cale parțială de reglare a activității enzimatice a -amilazei; prin urmare, este o terapie ideală pentru reglarea obezității și diabetului zaharat, precum și a complicațiilor aferente acestora [4]. Majoritatea inhibitorilor de amilază comerciali, cum ar fi acarboza, miglitolul, phaseolamina și vogliboza, au fost asociați cu reacții adverse intestinale, cum ar fi flatulență, dureri abdominale, diaree, insuficiență hepatică, alergii cutanate severe și infecție intestinală cistoidă pneumatoză [6] ]. Cei mai buni inhibitori de amilază sunt așa-numiții inhibitori competitivi, care inhibă enzima ireversibil. Un inhibitor competitiv se leagă de situsul activ al enzimei țintă și, astfel, împiedică legarea substratului. Prin urmare, în inhibarea competitivă, inhibitorul concurează cu substratul pentru situsul activ. Pe de altă parte, în inhibarea ireversibilă, inhibitorul se disociază foarte lent de enzima țintă, deoarece a devenit strâns legat de enzimă. De obicei, inhibitorii ireversibili se leagă covalent la situsul activ al enzimei prin modificarea reziduurilor sau grupărilor funcționale necesare activității enzimatice, astfel încât enzima să fie inhibată ireversibil. Pentru o bună inhibare a digestiei carbohidraților - care poate ajuta la controlul obezității și chiar a diabetului de tip 2 - avem nevoie de o substanță neselectivă capabilă să inhibe majoritatea enzimelor digestive ale zaharurilor, și anume -amilaza salivară, -amilaza pancreatică și -glucozidaza. [8,9]. Cercetările anterioare privind flavonoidele semisintetizate au descoperit că derivații de flavonoide pe bază de izoxazol au prezentat efecte antidiabetice semnificative prin creșterea absorbției de glucoză în celulele HepG2 rezistente la insulină [10]. În plus, flavonoidele reprezintă cel mai mare grup de metaboliți secundari polifenolici, care se găsesc în mod obișnuit în plante. Acești metaboliți secundari sunt responsabili pentru culorile atractive ale adepților, fructelor și frunzelor [11]. Din punct de vedere structural, flavonoidele au un schelet de carbon C15 format din două inele aromatice (A) și (B), care sunt legate între ele printr-un lanț C3 formând heterociclul (C) [12]. Au fost raportate multe proprietăți biologice pentru acest tip de compus polifenolic, cum ar fi inhibarea -amilazei [7,13–15], antidiabetică [16,17], anticancer [18,19] șiantioxidantefecte [20] și alte activități biologice [21–25]. Cu toate acestea, acest profil biologic bogat a motivat mai multe echipe de cercetare chimică să sintetizeze flavonoide cu fragmente și substituenți speciali pentru a viza anumite activități biologice [26-30]. Pe de altă parte, izoxazolul este un heterociclu cu cinci membri de mare importanță în chimia medicinală. În plus, izoxazolii naturali, cum ar fi acidul ibotenic (halucinogen, neurotoxină) și muscimol (halucinogen, antagonist al receptorului GABAA) [31–34] — au atras atenția din ce în ce mai mult din partea chimiștilor și farmacologilor datorită proprietăților lor biologice și farmacologice puternice. În plus, derivații de izoxazol au un spectru larg de proprietăți biologice, cum ar fi activități antidiabetice, analgezice, antiinflamatorii, anti-HIV și anticancer [10,35-40]. Inelul izoxazol a fost utilizat pe scară largă ca element cheie pentru medicamente precum zonisamida (anticonvulsivante) [41], valdecoxib, parecoxib (inhibitori COX-2) [42] și leflunomida (antireumatică) [43]. În ultimele decenii, grupul trifluormetil a avut o cerere din ce în ce mai mare pentru dezvoltarea compușilor bioactivi, datorită caracterului său puternic de atragere de electroni, stabilității sale metabolice și naturii sale lipofile, care sunt considerate proprietăți fizico-chimice importante ale moleculelor bioactive [44]. Acest fragment fluorizat s-a dovedit a fi indispensabil în multe medicamente importante, inclusiv flufenazina (antipsihotic, anti-cancer) [45], leflunomidă (antireumatic) [43], celecoxib (inhibitor selectiv COX-2) [46], fluoxetină (antidepresiv) [47] și fluazinam (fungicid) [48]. O revizuire a literaturii menționează că acidul amino-nicotinic de trifluormetilare 5-a fost raportat că prezintă o activitate promițătoare -amilază [49]. În plus, moleculele hibride clorurate pirazol-tiazol s-au dovedit a fi inhibitori buni ai enzimei -amilaze [50], ceea ce indică, de asemenea, importanța atomului de clor în structurile inhibitoare de -amilază. Datele din literatura de mai sus care raportează proprietățile fizico-chimice importante ale grupării trifluormetil-și contribuția acesteia, alături de flavonoide și izoxazoli, la inhibarea -amilazei și exercitarea activităților antidiabetice - ne-au încurajat să pregătim o nouă serie de molecule hibride, în care un flavonoid de trifluormetilare a fost asociat cu o serie de arii izoxazoli prin intermediul unui linker metilen și pentru a evalua puterea lor inhibitoare a enzimei -amilazei. Relația structură-activitate (SAR) a fost studiată și aprobată prin analiza moleculară de andocare.

Cistanche pentru îmbunătățirea imunității

2. Rezultate și discuții

2.1. Chimie Prepararea unui flavonol de trifluormetilare (1) – sintetizat anterior în laboratorul nostru și care prezintă un potențial citotoxic interesant – a fost raportată conform procedurii adoptate de Znati și colab. (2019) [30]. 5-Clor-2-hidroxiacetofenona a fost condensată cu 4-(trifluormetil)benzaldehidă sub reflux de metanol și în prezența hidroxidului de sodiu timp de 3 ore pentru a produce 5-clor{{10} }}(trifluormetil)-2-hidroxicalconă; apoi, inelul piranic (C) a fost ciclizat și carbonul C-3 a fost oxidat prin adăugarea de (H2O2, NaOH) timp de 2 ore la temperatura camerei (Schema 1). Molecula 1 a fost obţinută cu un randament bun (79 la sută), după precipitare în apă cu gheaţă. Schema 1. Calea sintetică a flavonolului de trifluormetilare (1). Structura flavonolului (1) a fost confirmată prin analiză spectroscopică și prin comparație cu datele din literatură [30]. Cicloadiția 1,3-dipolară este o reacție chimică între un 1,3-dipol și un dipolarofil pentru a forma un inel cu cinci membri. Prin urmare, 1,3-cicloadiția dipolară este considerată cea mai importantă modalitate de sinteză a unei game largi de izoxazoli. În plus, sinteza regiospecifică a izoxazolilor catalizați de Cu(I) sub iradiere cu microunde se bazează pe cicloadiția [3 plus 2] între alchinele terminale (dipolarofile) și oxizi de arii nitril (dipoli), furnizând exclusiv 3,5-disubstituiți. regioizomeri [39,51]. Abordarea noastră de a viza izoxazolii flavonoid de trifluormetilare (3a–m), începută în primul rând prin prepararea dipolarofilului (2) prin propargilarea grupării hidroxil în poziția C-3 a flavonolului (1) în DMF anhidru pentru 2 ore la temperatura camerei, în prezenţa K2CO3, aşa cum este ilustrat în Schema 2. Dipolarofilul (2) a fost preparat cu un randament excelent (94 la sută). Schema 2. Calea sintetică a dipolarofilului (2).

Structura compusului 2 a fost stabilită în funcție de datele sale spectrale. Într-adevăr, pe lângă semnalele corespunzătoare protonilor și carbonilor introduși de flavonol (1), au fost detectate noi semnale ale fragmentului propargil în spectrele 1H și 13C RMN. Mai mult, spectrul 1H RMN al dipolarofilului (2), înregistrat în CDCl3 la 300 MHz, a arătat un dublet la δH 5,06 (2H, d, J=2.4 Hz) corespunzător protonului metilen H{{13 }}" și un triplet la δH 2,36 (1H, t, J=2.4 Hz) atribuibil protonului grupării etinil (H-3"). Spectrul 13C RMN a confirmat introducerea grupării propargil prin observarea de noi semnale la δC 78,4, 76,9 și 59,6, atribuibile C-2", C-3" și C{{29} }", respectiv. Clorurile de hidroximil a–m sunt principalii precursori pentru generarea in situ de oxizi de arii nitril—reactivi care participă la reacția de 1,3-cicloadiție dipolară pentru sinteza izoxazolilor. Precursorii (a –m) au fost sintetizate din aldehide adecvate conform procedurii generale descrise de Himo et al.(2005) [51] Clorurile de hidroxil dorite (a–m) au fost obținute cu randamente bune, variind de la 80 la 98 la sută (Tabelul). 1). Astfel, oxizii de arii nitril corespunzători au fost formați in situ prin dehidrohalogenarea clorurilor de hidroxil corespunzătoare folosind trietilamina ca bază.Tabel 1. Structuri și randamente ale clorurilor de hidroxil (a–m) și trifluormetilarea izoxazolilor pe bază de flavonoizi (3a). –m).

Reacția de cicloadiție 1,3-dipolară a fost aplicată într-o abordare regiospecifică folosind alchina terminală (2) și diferitele cloruri de hidroxil (a–m) substituite diferit (Schema 3). Rezultatele obţinute sunt prezentate în Tabelul 1. Schema 3. Calea sintetică a flavonoidului de trifluormetilare izoxazolilor 3a–m. Toate reacțiile au fost conduse sub iradiere cu microunde (250 W) în DMF în prezență de trietilamină și iodură cuproasă (CuI) timp de 5 minute. Produsele au fost izolate din amestecul de reacție prin purificare simplă pe o coloană cu silicagel. Nou preparați 3,{{10}}izoxazoli disubstituiți (3a–m) au fost obținuți cu randamente cuprinse între 73 și 96 la sută (Tabelul 1). Structurile izoxazolilor pe bază de flavonoide de trifluormetilare sintetizați (3a–m) (Tabelul 1) au fost determinate prin intermediul 1H, 13C RMN și DEPT 135. Spectrele 1H RMN ale acestor compuși au arătat un singlet care rezonează la δH 6,3{{68 }}–6,60 atribuibil protonului metin H{-4" al inelului izoxazol, un alt singlet la δH 5,35–5,45 atribuibil protonului metilen H{-6", și altor semnale în zona protonică aromatică referitoare la protonii introduși de gruparea arii. Mai mult, aceste structuri au fost confirmate de spectrele lor 13C RMN și DEPT 135, arătând toate semnalele de carbon așteptate, în special cele aromatice introduse de clorurile de hidroxil utilizate, precum și carbonul metinului C-4" din inelul izoxazol care rezonează la δC 1{{9{{1{{105}}0}}}}2,5–1{03.0 și cel al cărui semnal este inversat în spectrul DEPT 135, rezonând la δC 63,5–63,9, atribuibil metilenului C-6". 2.2. Evaluarea inhibării -amilazei Pentru a controla activitatea enzimatică, inhibarea este unul dintre cele mai de succes mijloace terapeutice. Prin urmare, inhibarea enzimei -amilazei constituie o cale parțială pentru gestionarea diabetului și controlul greutății, prin împiedicarea digestiei carbohidraților. Până în prezent, medicamente precum acarboza au făcut parte din arsenalul de medicamente utilizate pentru tratarea DZ și a obezității. Cu toate acestea, acarboza nu este utilizată ca monoterapie, din cauza eficacității și efectelor secundare; în schimb, acarboza este utilizată ca terapie suplimentară și este foarte des folosită în combinație cu alte medicamente hipoglicemiante. Împreună cu aceasta, acest medicament este utilizat în mod obișnuit ca un compus standard în studiul inhibării -amilazei. În acest studiu, cei 15 compuși sintetizați (1, 2 și 3a–m) au fost evaluați pentru activitatea lor inhibitoare a amilazei. Rezultatele au fost exprimate în parametri de potență (IC5{0 ± SEM µM) și eficacitate (PI la 5{0 µM) și sunt prezentate în Tabelul 2. Conform rezultatelor, moleculele sintetizate (1, 2 și 3a–m) au avut activitate semnificativă anti- -amilazică (p Mai mică sau egală cu 0.{05), cu eficacitate variind de la 64,5 ± {{177} },7 până la 94,7 ± 1,2 procente la o concentrație de 50 µM și potențe ale valorilor IC5{{2{{2{0}}}2}} variind de la 12,6 ± {{219} }.2 până la 27,6 ± 1,1 uM. Dintre izoxazolii pe bază de flavonoide de trifluormetilare nou preparați, 3b (R1=F, R{2=H) s-a dovedit a fi cel mai puternic (IC{{50=12,6 ± 0,2 µM) și cel mai eficient compus (PI=94.7 ± 1,2 procente la 50 pM) pentru a inhiba activitatea enzimei -amilazei. Aceste valori semnificative s-au dovedit a fi comparabile cu cele ale acarbozei (PI=97,8 ± 0,5 procente la 50 µM; IC{50=12,4 ± 0,1 µM), utilizată ca substanță standard. De asemenea, compușii 3h, 3j și 3m pot fi considerați a fi bioactivi în ceea ce privește eficacitatea și potența (PI{= 93.1 ± 0,9 la sută –93,5 ± 1,1 la sută la 50 µM; IC{50=13.3 ± 0,2 µM–13,8 ± 0,1 µM) în comparație cu analogul lor 3b și acarboză. Restul compușilor (1, 2, 3a, 3c, 3d, 3e, 3f, 3g, 3i, 3k și 3l) s-au dovedit a fi capabili să inhibe enzima -amilaza, dar rămân mai puțin eficienți (PI{{ 140}},5 ± 0,7 la sută -87,1 ± 0,7 la sută la 50 pM; IC{50=14.4 ± 0,2 pM până la 27,6 ± 1,1 pM) decât analogii menţionaţi mai sus. Activitatea anti- -amilazică realizată de compușii sintetizați este în concordanță cu rapoartele anterioare, printre care Nie și colab. (2020) [10] au raportat că isoxazolii pe bază de flavonoide ar putea prezenta schele valoroase pentru descoperirea medicamentelor antidiabetice. Prin compararea structurilor și activităților moleculelor sintetizate, compușii 3bd, halogenați în poziția para a grupării fenil atașate la inelul izoxazol, au prezentat o eficacitate semnificativă (PI= 85,4 ± 0,9 la sută –94,7 ± 1,2 la sută la 50 µM) și potența (IC50=12.6 ± 0,2 µM–14,6 ± 0,3 µM) în inhibarea enzimei -amilază. Această constatare este în acord cu literatura de specialitate, arătând că prezența atomilor de halogen (F, Cl sau Br) în structură a fost esențială pentru o inhibare puternică a amilazei [49,50]. În plus, studiul relației structură-activitate ne-a permis să concluzionăm că mai multe efecte atractor inductiv (-I) și donor mezomer (plus M) măresc eficacitatea și potența inhibitoare a-amilazei (activitatea derivatului fluorurat 3b (R{{186} } F, R2=H; PI=94,7 ± 1,2 procente la 50 µM; IC{50=12,6 ± 0,2 µM) este mai mare decât cea a derivatului clorurat 3c (R{ {198}} Cl, R2=H; PI=87,1 ± 0,7 procente la 50 µM; IC{50=14,4 ± 0,2 µM), urmat de derivatul bromurat 3d (R 1=Br, R{2=H; PI=85,4 ± 0,9 procente la 50 µM; IC{50=14,6 ± 0,3 µM)), în conformitate cu studiile anterioare [ 4,49]. Este evident că inhibarea -amilazei crește odată cu efectele atractorului inductiv (-I) și donorului mezomer (plus M) ale atomilor de halogen.

2.3. Studii de andocare molecularăEnzima -amilază (EC 3.2.1.1) - o glicozil hidrolază - hidrolizează legăturile -1,{4-glicozidice în amidon, cum ar fi amiloza. Structura cristalină a enzimei -amilază (PDB: 7TAA) este compusă dintr-un lanț A cu o lungime a secvenței de 478 de aminoacizi [52]. -Amilaza este una dintre cele mai importante enzime cheie responsabile de digestia carbohidraților [5]; astfel, blocarea enzimei -amilaze oferă o strategie de control al diabetului și de ajutor în managementul obezității [6,7]. A fost efectuată o analiză extinsă de andocare moleculară pentru a explora modul de legare, a determina interacțiunile probabile ale moleculelor sintetizate (1, 2 și 3a–m) în buzunarul de legare hidrofob al ABC (hexazaharidă acarboză modificată) al structurii cristaline proteice a Aspergillus oryzae - enzima amilazei (PDB: 7TAA) [52] utilizând software-ul AutoDock Vina și raționalizează activitatea observată in vitro inhibitoare a amilazei a compușilor nou sintetizați. Toate moleculele sintetizate (1, 2 și 3a–m) - și acarboza, folosită ca substanță standard - au fost studiate in silico. Energiile de legare și detaliile de interacțiune (numărul de interacțiuni, numărul de aminoacizi care interacționează, aminoacizi care interacționează și legături de hidrogen) ale liganzilor cu enzima țintă sunt prezentate în Tabelul 2. Din rezultatele de andocare in silico (Tabelul 2), s-a observat că compușii 1 și 2 au prezentat energii de legare bune (-7,7 și respectiv -7,8 kcal/mol) în locul de legare al enzimei -amilaze (PDB: 7TAA). Aceste valori sunt comparabile cu cele ale substanței standard (acarboză, -7,9 kcal/mol), permițându-le să se potrivească favorabil în locul activ al enzimei țintă. În mod interesant, izoxazolii pe bază de flavonoide de trifluormetilare (3a–m) nou sintetizați au dat rezultatele așteptate; au fost corect în poziția de legare și au prezentat energii de legare magnifice variind de la -9,6 la -8,2 kcal/mol (Tabelul 2). Acest lucru le-ar permite tuturor să se potrivească favorabil în locul activ al enzimei -amilazei, mai bine decât acarboza. Modul de legare a celor trei compuși cei mai activi (3b, 3h și 3j) cu enzima țintă este discutat mai jos. Compusul 3b - cel mai puternic și eficient inhibitor al enzimei -amilazei din seria testată de izoxazoli pe bază de flavonoide de trifluormetilare - a prezentat o energie de legare excelentă de -9,6 kcal/mol. În plus, modul de legare al lui 3b sugerează că acesta este implicat în 16 interacțiuni non-covalente cu 10 aminoacizi (Tabelul 2). Cu totul, fragmentul 3-({3-({{4-fluorofenil)izoxazol{-5-il)metoxil formează două legături de halogeni (fluor) cu ASP-206, un Pi Legătură în formă de T –Pi cu TYR-82, o legătură Pi–cation cu HIS{-80, Molecules 2021, 26, 5214 8 din 18 două legături de hidrogen convenționale cu ARG{{71 }} și un anion Pi și o legătură carbon-hidrogen cu restul ASP-340. În plus, gruparea trifluormetil atașată la C-40 a scheletului flavonoid este implicată în legarea convențională a hidrogenului cu GLY{-167 și două legături alchil cu LEU{-166 și LEU{-173 amino acizi. Pe de altă parte, scheletul flflavonoid interacționează printr-o legătură Pi–anion cu ASP-340, o legătură convențională de hidrogen cu GLN{-35 și o legătură Pi–alchil și două legături stivuite Pi–Pi cu TYR{ {80}} (Figura 1).

Figura 1. Compusul 3b se potrivește în buzunarul de legare hidrofob al ABC în PDB: 7TAA.

În plus, compusul 3h a prezentat o energie de legare interesantă de -9,3 kcal/mol. Modul său de legare arată că este implicat în 15 interacțiuni necovalente cu 10 reziduuri (Tabelul 2). În consecință, analiza moleculară din analiza de andocare sugerează că fragmentul 3-(3-(4- metoxifenil)izoxazol-5-il)metoxil formează două legături carbon-hidrogen cu GLU{{12 }}, o legătură Pi–Pi în formă de T cu TYR-82, două legături convenționale de hidrogen cu ARG-344, o legătură carbon-hidrogen cu HIS-80 și o legătură Pi-anion cu restul ASP-340. În plus, gruparea trifluormetil este implicată într-o legătură convențională de hidrogen cu GLY-167 și două interacțiuni alchil cu aminoacizii LEU{-166 și LEU{-173. În plus, scheletul flflavonoid este implicat într-o legătură convențională de hidrogen cu GLN-35, o legătură Pi–anion cu ASP{-340, două legături stivuite Pi–Pi și o legătură Pi–alchil cu TYR{ {24}} (Figura 2)

Pe de altă parte, compusul 3j a prezentat o energie de legare semnificativă de -9,2 kcal/mol. Modul său de legare arată că este implicat în 16 interacțiuni non-covalente cu 13 aminoacizi (Tabelul 2). Prin urmare, analiza aprofundată a andocării moleculare sugerează că fragmentul 3-(3-({4-butoxi{-3-clorfenil)izoxazol-5-il)metoxil formează două fragmente convenționale legături de hidrogen cu ARG-344, trei legături Pi–alchil cu TYR-82, HIS{-210 și HIS-296, o interacțiune alchil cu LEU-232, a legătură carbon-hidrogen cu restul GLU-230, o legătură Pi–anion cu ASP-340 și o legătură Pi–cation cu HIS-80. În plus, gruparea trifluormetil legată de inelul aromatic B al scheletului flflavonoid este implicată într-o legătură convențională de hidrogen cu GLY-167 și două interacțiuni alchil cu resturile LEU{-166 și LEU{-173. Mai mult, scheletul flflavonoid este implicat într-o legătură convențională de hidrogen cu GLN-35 și un Pi-alchil și două legături stivuite Pi-Pi cu aminoacidul TYR-75 (Figura 3). În enzima Aspergillus oryzae -amilază (PDB: 7TAA), nucleofilul și reziduurile de acid catalitic/bază, care sunt responsabile pentru scindarea legăturilor glicozidice, sunt aminoacizii ASP-206 și GLU-230. , respectiv [5]. Prin urmare, interacțiunile dintre proteină și ligand, în principal prin reziduurile GLU-230 și ASP{-206, sunt cea mai bună modalitate de a bloca scindarea legăturilor glicozidice. De fapt, energia de legare scăzută, poziția corectă de legare, capacitatea de a interacționa cu reziduurile cheie ale clivajului glicozidic (GLU-230 și ASP{-206) și un număr mare de interacțiuni în buzunarul activ al enzima țintă (Tabelul 2) poate explica eficacitatea puternic inhibitorie -amilază stabilită de majoritatea compușilor.

Figura 3. Compusul 3j se potrivește în buzunarul de legare hidrofob al ABC din PDB: 7TAA

3. Materiale și Metode

3.1. General ExperimentalProceduri Toți solvenții utilizați au fost proaspăt distilați înainte de utilizare. Toate reacțiile chimice au fost monitorizate folosind plăci TLC comerciale (Silicagel 60, F254, SDS). Pentru determinarea punctelor de topire a fost folosit un aparat Büchi 510. Toate spectrele 1H RMN (300 MHz), DEPT 135 și 13C RMN (75 MHz) au fost înregistrate în cloroform deuterat și dimetil sulfoxid-d6 cu un spectrometru Bruker AC{10}}. Toate deplasările chimice (δ) au fost raportate în părți per milion (ppm), constantele de cuplare (J) au fost date în Hertz (Hz), iar rezonanța reziduală a solventului nedeuterat a fost folosită ca referință internă. Spectrele DCI-HRMS au fost rulate în aWaters GCT 1er în modul ion pozitiv. Spectrele ESI-HRMS au fost înregistrate cu ESI-TOF (Waters LCT, Markham, Ontario, Canada) în modul ion pozitiv folosind modul reflectron.

4. Concluzii

Cei 15 izoxazoli pe bază de flavonoide de trifluormetilare (3a–m) nou sintetizați au fost evaluați in vitro pentru activitatea lor inhibitoare a amilazei și s-au observat rezultate considerabile. Cicloaducții 3b, 3h, 3j și 3m au prezentat eficacitate și potență comparabile cu cele ale acarbozei utilizate ca substanță standard pentru inhibarea enzimei -amilazei. În plus, analiza relației structură-activitate a relevat că derivații halogenați și alcoxilați au fost cei mai activi compuși. Conform analizei de silicodocking, izoxazolii pe bază de flavonoide de trifluormetilare au prezentat energie de legare scăzută, un număr mare de interacțiuni și poziția corectă de legare în buzunarul activ al enzimei țintă. Cele mai multe dintre ele au interacționat cu nucleofilul și reziduurile de acid catalitic/bază (GLU-230 și ASP{-206), ceea ce poate explica eficacitatea și potența lor în inhibarea activității enzimatice a -amilazei. Activitățile promițătoare afișate de compușii hibrizi sintetizați încurajează implicarea acestora ca candidați pentru descoperirea de noi agenți antidiabetici și anti-obezitate. Cu toate acestea, studiile foarte aprofundate și factorii de siguranță trebuie să ia în considerare riscurile asociate cu noutatea substanței active, toxicitatea, stabilitatea și solubilitatea în mediul apos și caracteristicile farmacodinamice, inclusiv fiabilitatea cu care pot fi monitorizate efectele secundare. la om înainte de apariția efectelor potențial grave/ireversibile. Materiale suplimentare: Următoarele sunt disponibile online, Spectrele RMN ale compușilor sintetizați (1, 2 și 3a–m), Tabelul S1: Curbele concentrație-răspuns utilizate pentru calcularea valorilor IC50. Contribuții autor: Conceptualizare FKA și IS; metodologie, HBJ; software, IS și H.NA; validare, FKA și AC; analiza formală, MRE; investigație, FKA și IS; resurse, BYA; curatarea datelor, FKA și IS; scriere—pregătirea proiectului original, FKA și IS; scriere – revizuire și editare, HBJ; vizualizare, FKA și BYA; supraveghere, HBJ; administrarea proiectelor, FKA și HBJ; achiziție de finanțare, FKA Toți autorii au citit și au fost de acord cu versiunea publicată a manuscrisului. Finanțare: Această cercetare nu a primit finanțare externă. Declarația Comitetului de revizuire instituțională: Nu este cazul. Declarația de consimțământ informat: Nu este cazul. Declarația de disponibilitate a datelor: Nu este cazul. Mulțumiri: Autorii își exprimă aprecierea Decanatul de cercetare științifică la Imam Mohammad Ibn Saud Islamic Universitatea pentru finanțarea acestei lucrări prin Grupul de Cercetare. RG-21-09-69.Conflicte de interese: Autorii nu declară niciun conflict de interese. Disponibilitatea mostrelor: mostre ale compușilor nu sunt disponibile de la autori.

Referințe
1. Boutayeb, A.; Boutayeb, S. Povara bolilor netransmisibile în țările în curs de dezvoltare. Int. J. Equity Health 2005, 4, 1–8. [CrossRef]
2. Wagner, KH; Brath, H. O viziune globală asupra dezvoltării bolilor netransmisibile. Prev. Med. 2012, 54, S38–S41. [CrossRef]
3. Tseng, CH. Mecanismele biologice potențiale ale diabetului zaharat indus de arsenic. Toxicol. apli. Pharmacol. 2004, 197, 67–83. [CrossRef]
4. Sala, D.; Zorzano, A. Controlul diferențial al masei musculare în diabetul zaharat de tip 1 și tip 2. Celulă. Mol. Life Sci. 2015, 72, 3803–3817. [CrossRef]
5. Brzozowski, AM; Davies, GJ Structura aspergillus oryzae -amilază complexată cu inhibitorul acarboză la rezoluție de 2.0 Å. Biochemistry 1997, 36, 10837–10845. [CrossRef]
6. Jayaraj, S.; Suresh, S.; Kadeppagari, inhibitori de amilază RK și aplicațiile lor biomedicale. 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. Profilare fitochimică, proprietăți biologice in vitro și studii in silico asupra stocurilor de Caragana ambigua (Fabaceae): O abordare cuprinzătoare. Ind. Culturi Prod. 2019, 131, 117–124. [CrossRef]
8. Berg, JM; Tymoczko, JL; Stryer, L. Enzimele pot fi inhibate de molecule specifice. În Biochimie, ed. a 5-a; WH Freeman: New York, NY, SUA, 2002.
9. Kam, A.; Li, KM; Razmovski-Naumovski, V.; Nammi, S.; Shi, J.; Chan, K.; Li, GQ Un studiu comparativ asupra efectelor inhibitoare ale diferitelor părți și constituenți chimici ai rodiei asupra -amilazei și -glucozidazei. 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, sediul central; Qin, N. Descoperirea și efectele antidiabetice ale noilor derivați flavonoizi pe bază de izoxazol. Fitoterapia 2020, 142, 104499. [CrossRef]
11. Malešev, D.; Kunti´c, V. Investigarea chelaților metal-flavonoizi și determinarea flavonoidelor prin reacții de complexare metal-flavonoide. J. Serb. Chim. Soc. 2007, 72, 921–939. [CrossRef]
12. Pinheiro, PF; Goncalon, CJ Analiza structurală a flavonoidelor și a compușilor înrudiți - O revizuire a aplicațiilor spectroscopice. În Phytochemicals—O perspectivă globală a rolului lor în nutriție și sănătate; InTech: Londra, Marea Britanie, 2012.
13. Lo Piparo, E.; Scheib, H.; Frei, N.; Williamson, G.; Grigorov, M.; Chou, CJFlavonoide pentrucontrolul digestiei amidonului: cerințe structurale pentru inhibarea -amilazei umane. J. Med. Chim. 2008, 51, 3555–3561. [CrossRef]
14. Xiao, J.; Ni, X.; Kai, G.; Chen, X. O revizuire a relației structură-activitate a dieteiinhibarea polifenolilor-amilaza. Crit. Rev. Food Sci. Nutr. 2013, 53, 497–506. [CrossRef] [PubMed]
15. Hua, F.; Zhou, P.; Wu, HY; Chu, GX; Xie, ZW; Bao, GH Inhibarea -glucozidazei și -amilazei de către glicozidele flavonoide din ceaiul Lu'an GuaPian: mecanismul de andocare și interacțiune moleculară. Funcție alimentară. 2018, 9, 4173–4183. [CrossRef] [PubMed]
16. Vinayagam, R.; Xu, B. Proprietățile antidiabetice ale flavonoidelor dietetice: o revizuire a mecanismului celular. Nutr. Metab. 2015, 12, 1–20. [CrossRef] [PubMed] 17. Ghorbani, A. Mecanismele efectelor antidiabetice ale rutinei flavonoide. Biomed. Pharmacother. 2017, 96, 305–312. [CrossRef] [PubMed]