In silico identification of potential inhibitors against shikimate dehydrogenase through virtual screening and toxicity studies for the treatment of tuberculosis

The present study attempts to identify the novel inhibitors of shikimate dehydrogenase (SD), the enzyme that catalyzes the fourth reaction in the shikimate pathway, through virtual screening and toxicity studies. Crystal structure of SD was obtained from Protein Data Bank (PDB ID 4P4G, 1.7 Å) and subjected to energy minimization and structure optimization. A total of 13,803 compounds retrieved from two public databases and used for the virtual screening based on physicochemical properties (Lipinski rule of five) and molecular docking analyses. A total of 26 compounds with good AutoDock binding energies values ranging between −12.03 and −8.33 kcal/mol was selected and further filtered for absorption distribution metabolism excretion and toxicity analyses (ADMET). In this, eight compounds were selected, which satisfied all the ADME and toxicity analysis properties. Three compounds with better AutoDock binding energies values (ZINC12135132, −12.03 kcal/mol; ZINC08951370, −10.04 kcal/mol; and ZINC14733847, 9.82 kcal/mol) were considered for molecular dynamic (MD) simulation and molecular generalized born surface area (MM-GBSA) analyses. The results of the analyses revealed that the two ligands (ZINC12135132 and ZINC08951370) had better inhibitory activities within their complexes, after the 50-ns MD simulation, which suggested that the complexes formed stable conformation. It is noteworthy that compounds identified by docking, MD simulation, and MM-GBSA methods could be a drug for tuberculosis which required further experimental validation

No disponible

Integration of virtual screening and susceptibility test to discover active-site subpocket-specific biogenic inhibitors of Helicobacter pylori shikimate dehydrogenase

Shikimate dehydrogenase (HpSDH) (EC 1.1.1.25) is a key enzyme in the shikimate pathway of Helicobacter pylori (H. pylori), which catalyzes the NADPH-dependent reversible reduction of 3-dehydroshikimate to shikimate. Targeting HpSDH has been recognized as an attractive therapeutic strategy against H. pylori infection. Here, the catalytic active site in the crystal structure of HpSDH in complex with its substrate NADPH and product shikimate was examined in detail; the site can be divided into three spatially separated subpockets that separately correspond to the binding regions of shikimate, NADPH dihydronicotinamide moiety, and NADPH adenine moiety. Subsequently, a cascading protocol that integrated virtual screening and antibacterial test was performed against a biogenic compound library to identify biologically active, subpocket-specific inhibitors. Consequently, five, eight, and six promising compounds for, respectively, subpockets 1, 2, and 3 were selected from the top-100 docking-ranked hits, from which 11 compounds were determined to have high or moderate antibacterial potencies against two reference H. pylori strains, with MIC range between 8 and 93 μg/mL. It is found that the HpSDH active site prefers to accommodate amphipathic and polar inhibitors that consist of an aromatic core as well as a number of oxygen-rich polar/charged substituents such as hydroxyl, carbonyl, and carboxyl groups. Subpockets 1- and 2-specific inhibitors exhibit a generally higher activity than subpocket 3-specific inhibitors. Molecular dynamics simulations revealed an intense nonbonded network of hydrogen bonds, π-π stacking, and van der Waals contacts at the tightly packed complex interfaces of active-site subpockets with their cognate inhibitors, conferring strong stability and specificity to these complex systems. Binding energetic analysis demonstrated that the identified potent inhibitors can target their cognate subpockets with an effective selectivity over noncognate ones

No disponible

Valoración de la sobreexpresión proteica en pacientes con SAHS leve / Assessment of the excessive protein expression in patients with minor AHSS

Introducción: El síndrome de apneas-hipopneas del sueño (SAHS) es una enfermedad frecuente y asociada a morbimortalidad en estadios graves. Se postula que el SAHS puede tener una expresión proteíca diferencial respecto a un grupo de pacientes sin SAHS. Se diseña un trabajo para determinar si un estudio proteómico es capaz de identificar proteínas sobreexpresadas en enfermos con SAHS leve. Métodos: A los sujetos se les realizó una historia clínica, exploración física, bioquímica general, polisomnografía diagnóstica y estudio proteómico mediante iTRAQ (isobaric tags for relative and absolute quantification). Se incluyeron 11 pacientes con SAHS, índice de apneas-hipopneas (IAH) ≥ 5, cuyos resultados fueron comparados con un grupo sin SAHS (IAH < 5). Fueron excluidos aquellos con SapO2 ≤ 93% y enfermedad grave de órgano. Resultados: los pacientes presentaron un índice de apneashipopneas de 12 ± 3 y una edad media de 44 ± 7 años. En el SAHS se observaron 3 proteínas sobreexpresadas (ratio > 1.3) respecto al grupo control. Estas proteínas fueron la PRO0684 (gi-6855601), la immunoglobulina lambda de cadena corta VLJ (gi-21669561) y el kininogeno HMW precursor (gi-68785). Las principales funciones y procesos biológicos en los que están involucrados son la inflamación, respuesta inmune y coagulación. Conclusiones: Respecto a un grupo control, en los pacientes con SAHS se observan proteínas sobreexpresadas. Estas proteínas pueden ser de ayuda para el diagnóstico o para aumentar el conocimiento en procesos fisiopatológicos subyacentes. No obstante, son datos preliminares, cuyo alcance debe establecerse en estudios posteriores (AU)

Introduction: The apnea-hypopnea sleep syndrome (AHSS) is a frequent illness, associated to morbidity and mortality in its most serious stages. It has been postulated that AHSS may have a differential protein expression with regards to a group of patients without AHSS. A study has been designed to determine whether or not a proteomic study is able to identify the overly expressed proteins in patients with minor AHSS. Method: Full clinical background was noted for the subjects, as well as physical examination, general biochemical tests, diagnostic polysomnography and proteomic study using iTRAQ (isobaric tags for relative and absolute quantification). Included in the study were 11 patients with AHSS, an apnea-hypopnea index (AHI) ≥ 5, whose results were compared to a control group without AHSS (AHI < 5). Those with SapO2 ≤ 93% and serious organ disease were excluded. Results: the patients presented an apnea-hypoapnea index of 12 ± 3 and an average age of 44 ± 7 years. In AHSS, 3 overly expressed proteins were observed (ratio > 1.3) with regards to the control group. These proteins were PRO0684 (gi-6855601), short immunoglobulin lambda chain VLJ (gi-21669561) and the kininogen HMW precursor (gi-68785). The main functions and biological processes include inflammation, immune response and coagulation. Conclusions: With regards to the control group, patients with AHSS showed overly expressed proteins. These proteins may be helpful in the diagnosis or in increasing knowledge about underlying physical-pathological processes. Nevertheless, this data is preliminary, with scope of which must establish future studies (AU)

Papel del dominio V1/V2 de la glucoproteína 120 del virus de la inmunodeficiencia humana de tipo 1 en la inducción de anticuerpos neutralizantes / Role of the HIV-1 V1/V2 domains in the induction of neutralizing antibodies

El desarrollo de una vacuna preventiva contra el virus de la inmunodeficiencia humana de tipo 1 (VIH-1) es una de las mayores esperanzas para el control de la pandemia en los próximos años. Sin embargo, es claro que una de las mayores dificultades de una vacuna contra el virus es su alta tasa de mutación, lo que le permite evadir la respuesta inmune del húesped. La producción de anticuerpos neutralizantes (AcN) contra la envoltura vírica parece tener un papel importante en el control de la infección y en la ejecución de una protección eficaz luego de la inmunización. Diversos trabajos han mostrado que el dominio V1/V2 de la glucoproteína 120 del VIH-1 se encuentra involucrado en el tropismo vírico durante la infección, en el enmascaramiento de epítopes neutralizantes conservados, en los cambios conformacionales tras la unión a los correceptores y en la inducción de AcN. Sin embargo, hay pocos estudios enfocados sobre este dominio. Por otra parte, por ser uno de los dominios altamente glucosilados, numerosos estudios han determinado la influencia de los hidratos de carbono sobre la producción de AcN. Por tanto, la presente revisión está enfocada en la importancia de los AcN dirigidos contra epítopes de las regiones variables (principalmente V1/V2), su importancia en la protección contra la infección por el VIH-1, el papel que desempeñan esas regiones en la evasión de la respuesta inmune y, finalmente, se discute la importancia de los AcN en la búsqueda de una vacuna eficaz contra el virus (AU)

The development of a preventive vaccine against human immunodeficiency virus type-1 (HIV-1) provides hope for control of the pandemic over the coming years. Nevertheless, it is clear that one of the greatest difficulties in achieving this vaccine is the high mutation rate of the virus, which enables it to evade the host's immune response. The production of neutralizing antibodies (NAb) against the HIV-1 envelope proteins is believed to play an important role in controlling the infection and in providing effective protection following vaccination. Several studies have shown that the V1/V2 domain of the HIV-1 gp120 envelope protein is involved in viral tropism during infection, in masking conserved neutralizing epitopes, in the conformational changes occurring after coreceptor binding, and in NAb induction. Nonetheless, this domain has been poorly investigated. However, because the V1/V2 domain is highly glycosylated, numerous studies have determined the influence of carbohydrates on NAb production. The present review focuses on the importance of NAb directed against epitopes of the variable regions, mainly V1/V2, their importance in protecting against HIV-1 infection, and the role these regions play in evading the immune response. Lastly, we will discuss the importance of NAb in the search for an effective vaccine against HIV-1 (AU)

Microdiálisis de alta resolución. Aspectos metodológicos y aplicación al estudio de larespuesta inflamatoria cerebral / High Resolution Microdialysis. Methodological issues and application to the study of inflammatory brain response

La técnica de microdiálisis (MD) cerebral es un instrumentoque proporciona información relevante en lamonitorización del metabolismo cerebral en pacientesneurocríticos. La MD es una técnica especialmente efectivapara la detección y análisis de pequeñas moléculas,puesto que el tamaño de los poros de la membranadializante actúa como barrera restringiendo el paso deespecies mayores, tales como proteínas u otras macromoléculas.La reciente disponibilidad de catéteres demicrodiálisis con poros de mayor calibre, denominadosde “alta resolución”, permite ampliar el rango de moléculasdetectables en el dializado. Sin embargo, existencomplicaciones técnicas relacionadas con la utilizaciónde estos catéteres para estos propósitos, por lo que estacapacidad potencial para la recuperación de proteínasnecesita ser validada antes de su aplicación como herramientapara estudios de proteómica asociados a la lesióncerebral. En esta revisión se contemplan los principiosbásicos de la microdiálisis y los diferentes factores queintervienen en los procesos de recuperación de moléculasen el dializado, tales como las características físicasde la membrana dializante, así como de las moléculasque se desea investigar (AU)

Cerebral microdialysis is a tool that provides veryrelevant information in the metabolic monitoring ofbrain injured patients. It is a particularly effective technique for the detection and analysis of small molecules,given that the pores of the dialysis membrane actas a barrier to restrict the transport of larger species,such as proteins and other macromolecules. The recentavailability of microdialysis catheters with membranepores of larger size, termed “high resolution” catheters,would widen the spectrum of molecules detectablein the dialisate. However, there are technical complicationsrelated to the use of these catheters for suchpurposes, and therefore, this potential capacity for therecovery of proteins needs to be validated, in order tobegin its application as a tool in studies of proteomicsassociated with brain injuries. The following reviewdepicts the basic principles of microdialysis, and describessome of the issues involved in the recovery ofmolecules in the dialisate, including the physical propertiesof the dialysis membrane and of the moleculesof interest (AU)

On the relevance of defining protein structures in cancer research

Are three-dimensional structures of proteins relevant in the study of cancer? The knowledge of the three-dimensional structure of a protein is crucial to gain a full understanding of its function, and structural determination has already shown its potential for guided drug design. The knowledge of the structures of proteins and their complexes with other biological macromolecules helps to elucidate functional networks and provide a better understanding of the functionally relevant behaviour of the molecular machinery of the cell. To study the cell, we must be able to work with proteins, to elucidate how they diffuse and move, to know their interacting partners, and to understand the changes induced by those interactions. Three-dimensional structures give us a picture of the protein and thereby the opportunity to introduce mutations that alter its affinity and specificity for other interactions helping us to understand the physico-chemical mechanisms that control their function. In turn these can lead to the development of novel therapies (AU)

No disponible

Implicación del sistema inmunológico en la patogénesis de las encefalopatías espongiformes transmisibles / Involvement of the immunological system in the pathogenesis of transmissible spongiform encephalopathies

Objetivo. Se revisan los conocimientos actuales sobre el papel desempeñado por determinados componentes del sistema inmunológico del hospedador y su contribución a la diseminación de los priones en el organismo infectado. Desarrollo. El avance de la investigación desarrollada durante los últimos años en el campo de las encefalopatías espongiformes transmisibles ha permitido reconocer que los cambios en la estructura de una determinada proteína (PrP o proteína del prión) pueden llegar a ser autopropagadores. El hallazgo, generalmente asumido, de que el agente infeccioso en estas patologías consiste en una proteína impropiamente plegada, capaz de propagarse en un huésped distinto al que la originó, implica necesariamente un cambio en nuestra visión de la transmisión de las enfermedades. El concepto de infección como resultado de la propagación de un patógeno en un hospedador susceptible se ha asociado invariablemente a la capacidad de replicación de la información codificada en un ácido nucleico específico. En el caso de las prionosis, término que aglutina las enfermedades producidas por priones, la información que se transmite está codificada en la propia conformación de la proteína, fenómeno que, una vez más, pone en entredicho los dogmas establecidos en los albores de la Biología molecular. Conclusiones. Para su propagación, los priones emplean estrategias todavía no esclarecidas totalmente, que difieren según la conformación del prión y de las restricciones impuestas por el hospedador. Así, determinadas estirpes de priones que afectan a ovejas y cabras ( scrapie) o al hombre (variante de la enfermedad de Creutzfeldt-Jakob) son capaces de invadir el cerebro tras una primera interacción con el sistema inmunitario de los individuos afectados. En estos casos, la implicación del sistema linforreticular o, al menos, cierta inmunocompetencia del huésped, parece ser un prerrequisito para una neuroinvasión óptima tras una infección natural o periférica experimental (intraperitoneal o parenteral). Por ello, una correcta identificación de los tipos de células del sistema inmunitario involucradas en el proceso puede abrir la posibilidad de encontrar nuevas estrategias terapéuticas para combatir estas enfermedades (AU)

Objective. We review the current knowledge relative to the role of different immune system components and their contribution to the spread of prions throughout the infected organism. Development. During the last years research made on transmissible spongiform encephalopathies conducted to the assumption that changes in the structure of a determined protein (prion protein, PrP) may become self-propagative. The generally assumed finding of an abnormally folded protein as the causative agent, able to propagate in hosts different from it was originated, is changing our views of transmissible diseases. The concept of infection resulting from pathogen propagation within a susceptible host has been steadily linked to the ability of nucleic acids to replicate their own coded information. In the prionosis, term comprising all known prion disorders, the information seems to be coded within the own protein conformation. This phenomena, once again, challenges the well-established principles of molecular biology. Conclusions. Propagation of prions uses strategies not previously recognized, and depends upon prion conformation and/or specific host restrictions. Thus, certain sheep and goat prion strains (scrapie) or human (variant of Creutzfeldt-Jakob disease) invade the brain after a initial interaction with the immune system of affected individuals. The involvement of the lymphoreticular system or, at least, certain host’s immune competence seems to be a prerequisite for neuro-invasion after a natural infection or peripheral inoculation. On the other hand, proper identification of immune cell types involved may open the possibility for post exposure prophylaxis (AU)

El receptor PTH/PTHrP: implicaciones biológicas / The receptor PTH/PTHrP receptor. Biological implications

Desde su descubrimiento en el año 1923, la hormona paratiroidea (PTH) era la única capaz de estimular la resorción ósea, la reabsorción tubular de calcio, la eliminación renal de fósforo y la síntesis de calcitriol. Sin embargo, en 1987 se identificó el PTHrP (PTH-related peptide), el cual ejerce la mayoría de las funciones biológicas de la PTH a través del mismo receptor. Ese receptor, PTH/PTHrP o PTH-R1, fue clonado en el 1992. Las dos moléculas, PTH y PTHrP se ligan a él con gran afinidad y estimulan un sistema de transducción que implica la activación de diferentes proteínas G, la fosfolipasa C y la adenilciclasa. Un tercer miembro de la familia PTH, el TIP-39 (tuberoinfundibular peptide), se liga y activa otro receptor de la PTH, el PTH-R2. También, hay evidencias de la existencia de otros receptores de la PTH (PTH-R3, PTH-R4). Las mutaciones activadoras del PTH-R1 provocan la condrodisplasia metafisaria de tipo Jansen y las mutaciones inactivadoras son responsables de otra condrodisplasia rara, la enfermedad de Blomstrand y de ciertas encondromatosis. La expresión del PTH-R1 aumenta en el riñón y el hueso de ratas deficientes en vitamina D y en respuesta a las endotoxinas, la interleuquina-2, la dexametasona, la T3 y el TGFβ. Al contrario, la PTH, el PTHrP, la angiotensina-II, el IGF-1, la PGE2, la vitamina D y la insuficiencia renal crónica la disminuyen. En conclusión, las implicaciones biológicas del clonaje de los receptores de la PTH son innumerables. El hecho que el PTHrP y el PTH-R1 sean ubicuos y el hecho que hay varios fragmentos circulantes del PTHrP y de la PTH, supone la existencia de otros receptores específicos de esos fragmentos y por supuesto que el metabolismo mineral y óseo es mucho más complejo de lo imaginado (AU)

Since its discovery in 1923, the parathyroid hormone (PTH), was thought to be the sole hormone capable of stimulating bone resorption, renal tubular calcium reabsorption, calcitriol synthesis, and urinary excretion of phosphate. However, in 1987, the PTHrP (PTH-related peptide), was demonstrated to share most of the biological actions of PTH through the activation of the same receptor. This receptor was cloned in 1992 and named PTH/PTHrP receptor or PTH-R1. Both, PTH and PTHrP bind with great affinity to PTH-R1 and stimulate a signal transduction system involving different G-proteins, phospholipase C, and denylate cyclase. A third member of the PTH family, the TIP-39 (tuberoinfundibular peptide), binds and activates another PTH receptor (PTH-R2). There is evidence for other PTH receptors, a PTH-R3, probably specific for PTHrP in keratinocytes, kidney, placenta and a PTH-R4 specific for C-terminal PTH fragments. Activating mutations in the PTH-R1 gene cause Jansen type metaphyseal chondrodysplasia, whereas inactivating mutations are responsible for Blomstrand type rare chondrodysplasia and enchondromatosis. The renal and bone PTH-R1 expression is upregulated in vitamin D deficient rats and by endotoxin, interleukin-2, dexamethasone, T3, and TGFβ. On the contrary, PTH, PTHrP, angiotensin-II, IGF-1, PGE2, vitamin D, and chronic renal failure decrease its expression. In conclusions, the biological implications of the identification and cloning of different PTH receptors are at their beginning. The almost ubiquitous distribution of PTHrP and PTH-R1, the numerous PTHrP and PTH fragments, let us suppose the existence of other PTH-related receptors, and a great complexity of the bone and mineral metabolism (AU)

Estructura de proteínas: plegamiento y priones / Protein structure: folding and prions

Las encefalopatías espongiformes transmisibles han constituido en el último año un tema de gran alarma social, con relación al denominado "mal de las vacas locas" y su posible transmisión al ser humano. Entre los aspectos científicos más importantes de estas enfermedades destacan las características peculiares de su agente transmisor. En este artículo se describen brevemente los aspectos más relevantes de la hipótesis más aceptada para los mismos: los priones. Nos centramos en los aspectos moleculares de esta proteína, codificada en el genoma del huésped que padece la enfermedad, y en describir los cambios conformacionales en la estructura terciaria de la proteína a los que se atribuye su carácter patógeno. Nuestro objetivo es resumir el estado actual del conocimiento sobre los priones, las hipótesis formuladas sobre los posibles mecanismos de transmisión de la enfermedad sin recurrir a agentes con carga genética, y algunas peculiaridades específicas del nuevo agente infeccioso. La conexión entre este conocimiento y las posibles terapias de tratamiento de la enfermedad justifican una vez más la relación entre la química, la biología molecular y la medicina (AU)

Variabilidad conformacional en las encefalopatías espongiformes transmisibles. El sistema inmunitario en las enfermedades priónicas / Conformational variability in the transmissible spongiform encephalopathies. The immune system in the prion diseases

Las encefalopatías espongiformes transmisibles (TSE) -como, por ejemplo, la enfermedad de Creutzfeldt - Jakob (CJD) en humanos, y el scrapie ovino y la encefalopatía espongiforme bovina (BSE) en animales- son enfermedades, causadas por priones, que pueden transmitirse, intrao interespecíficamente, tanto por inoculación como por ingestión de la proteína infecciosa oprión. Según la hipótesis de la proteína sola, la PrPc sufre un cambio conform acional, inducido por la interacción directa con la PrPs c, transformándose en PrPs c. Los priones no parecen inducir una respuesta inmunitaria específica, ni humoral ni celular. Tampoco se aprecia respuesta inflamatoria inespecífica. Esta falta de respuesta inmunitaria a las infecciones por priones no implica que estas proteínas infecciosas eludan el sistema inmunitario, sino que, por el contrario, lo utilizan parcialmente en las etapas iniciales de acumulación y replicación priónica. Tras la infección de los tejidos periféricos, el huésped pasa por una etapa preclínica antes de que se produzca la invasión del sistema nervioso central y se manifiesten las alteraciones neurológicas. Durante este periodo silente, los priones pueden aislarse de los tejidos del sistema linforreticular, donde se acumulan y se replican. Debido al elevado linfotropismo que manifiestan los priones causantes de la nueva variante de la enfermedad de C reutzfeldt-Jakob (vCJD), es muy importante comprender la implicación de los diferentes tipos leucocitarios en la infección priónica. Tras un periodo de controversias acerca del papel relativo de los linfocitos B y de las células dendríticas foliculares (FDC) en la neuroinvasión, los últimos datos apuntan a que los priones se acumulan, y se replican , inicialmente en las células dendríticas foliculares de los centros germinales, mientras que las células B estarían implicadas en la neuroinvasión, fundamentalmente, mediante su participación en la maduración de las FDC (AU)

La proteína tau en enfermedades neurodegenerativas. Taupatías / The microtubule associated protein tau in neurodegenerative diseases. Tauopathies

Introducción. Los microtúbulos son componentes esenciales del citoesqueleto, responsables de la formación y mantenimiento de la morfología neuronal y de sus conexiones específicas.Las proteínas asociadas a los microtúbulos contribuyen a dar dinamismo y estabilidad a los microtúbulos, siendo, por lo tanto, proteínas reguladoras de la función de los mismos. Entre ellas, tau es una proteína que parece tener una gran importancia en la estabilización de la polaridad neuronal. Desarrollo. En este trabajo se revisan los factores que afectan a la afinidad de tau por los microtúbulos, prestando especial atención a los procesos que ocurren en las enfermedades neurodegenerativas que presentan ovillos neurofibrilares, agregados de tau modificada que forman filamentos helicoidales apareados (PHF). De las modificaciones que presenta tau en los PHF, la hiperfosforilación es la más llamativa. Así, los factores que afectan a las cinasas y fosfatasas responsables de las modificaciones de la proteína tau pueden alterarse en ciertas enfermedades, haciendo que tau pierda afinidad por los microtúbulos y favoreciendo su autoensamblaje y deposición aberrante en las neuronas de las regiones afectadas del sistema nervioso. Estas enfermedades en las que la función de tau se altera se conocen como taupatías (AU)

Encefalopatías espongiformes transmisibles.Bases moleculares, diagnóstico y perspectivasterapéuticas / Transmissible spongiform encephalopathies. Molecular biology, diagnosis and therapeutic approaches

Las encefalopatías espongiformes transmisibles constituyen un grupo de enfermedades neurodegenerativas que están asociadas a la presencia en el tejido nervioso de agregados insolubles constituidos por una isoforma anómala de una proteína denominada prión. Esta isoforma se produce por un cambio conformacional en una molécula que puede transmitirse a otras proteínas priónicas normales. Las proteínas modificadas pierden su actividad biológica, desencadenándose la muerte de las neuronas por apoptosis. Los cambios conformacionales de los priones que derivan en enfermedad pueden deberse a la existencia de mutaciones que disminuyan la estabilidad de las formas celulares. Existe susceptibilidad genética, por tanto, a padecer tipos hereditarios de la enfermedad o adquiridos por infección con isoformas priónicas anormales. En la actualidad se están perfeccionando métodos sensibles de diagnóstico basados en la detección de las isoformas anormales de la proteína priónica. Todavía no existen tratamientos curativos para estas enfermedades aunque se están diseñando métodos terapéuticos que bloqueen los cambios conformacionales que conducen a la precipitación de la proteína priónica (AU)