Show simple item record

DOCKING AND QUANTUM CHEMICAL INSIGHTS INTO THE ANTICANCER MECHANISMS OF MONOCHLOROACETIC AND DICHLOROACETIC ACIDS DERIVATIVES

ДОКІНГ ТА КВАНТОВО-ХІМІЧНІ ДОСЛІДЖЕННЯ ПРОТИПУХЛИННИХ МЕХАНІЗМІВ ПОХІДНИХ МОНОХЛОРООЦТОВОЇ ТА ДИХЛОРООЦТОВОЇ КИСЛОТ

dc.creatorHavryshchuk, L. M.
dc.creatorMelnyk, D. O.
dc.creatorKhylyuk, D. V.
dc.creatorHorishny, V. Ya.
dc.creatorLesyk, R. B.
dc.date2024-12-30
dc.date.accessioned2026-06-05T20:53:26Z
dc.date.available2026-06-05T20:53:26Z
dc.identifierhttps://ojs.tdmu.edu.ua/index.php/pharm-chas/article/view/15007
dc.identifier10.11603/2312-0967.2024.4.15007
dc.identifier.urihttps://repository.tdmu.edu.ua//handle/123456789/26877
dc.descriptionThe aim of the work. The present study aims to conduct the comparative quantum chemical analysis of MCA and DCA derivatives, their reactivity in interaction with protein targets, and the determination of the molecular mechanisms underlying their biological activity. Materials and Methods. The study employed quantum chemical calculations and molecular docking to investigate synthesized compounds' electronic properties and biological interactions. Structures were optimized using DFT (B3LYP/6-311++G(d,p)) in Gaussian 09, with vibrational analyses confirming transition states. Key electronic descriptors were computed to assess reactivity. The results of quantum chemical calculations were visualized using GaussView 5.0.8. Docking simulations involved modeling glutathione-chloroacetamide conjugates at physiological pH, minimizing structures in Avogadro software, and analyzing interactions with GST (PDB ID: 11GS) using the FlexX algorithm in LeadIT. Binding interactions were visualized via BIOVIA Discovery Studio, with docking parameters validated by RMSD comparison to experimental data. Results and Discussion. Analysis of frontier molecular orbitals and descriptors associated with their energy showed an increase in MCA activity with increasing electrophilicity. Although on individual lines, the results that fell out of this dependence may be related to their structure peculiarities. The molecular electrostatic potential analysis showed the steric hindrances’ presence due to the generous size of chlorine atoms, which reduce the possibilities for the MCA attack. The change in the Gibbs energy of the substitution reaction also indicates an easier substitution course in MCA. The molecular docking results showed the possibility of effective covalent binding to glutathione S-transferase of both MCA and DCA. However, another reason for the decrease in activity is the possibility of the DCA adduct hydrolysis with glutathione since the studied compounds do not prevent water access when binding in the active center. Conclusions. The decrease in the DCA reactivity compared to MCA analogs is associated with steric hindrances and the chlorine atom influence in the transition state. In general, DCA's lower biological activity is associated with decreased reactivity and the possibility of joining cysteine residues to their hydrolysis products. The obtained results can become the basis for creating new targeted drugs with increased efficiency and selectivity.en-US
dc.descriptionМета. Це дослідження спрямоване на проведення порівняльного квантово-хімічного аналізу похідних монохлорооцтової (МХК) та дихлорооцтової (ДХК) кислот, їх реакційної здатності при взаємодії з білковими мішенями та визначення молекулярних механізмів, що лежать в основі їх біологічної активності. Матеріали та методи. Під час дослідження використовувалися квантово-хімічні розрахунки та молекулярний докінг для дослідження електронних властивостей і біологічних взаємодій синтезованих сполук. Усі структури були оптимізовані за допомогою DFT (B3LYP/6-311++G(d,p)) у Gaussian 09. Результати квантово-хімічних розрахунків були візуалізовані за допомогою GaussView 5.0.8. Молекулярний докінг передбачав моделювання кон’югатів глутатіон-хлороацетамід при фізіологічному pH, мінімізацію структур у програмному забезпеченні Avogadro та аналіз взаємодії з GST (PDB ID: 11GS) за допомогою алгоритму FlexX у LeadIT. Взаємодії прив’язування візуалізувалися за допомогою BIOVIA Discovery Studio з параметрами стикування, перевіреними за допомогою порівняння RMSD з експериментальними даними. Результати і обговорення. Аналіз граничних молекулярних орбіталей та дескрипторів пов’язаних з їх енергією показав збільшення активності МХК зі збільшенням їх електрофільності. Хоча на окремих лініях результати, що випадали з даної залежності можуть бути пов’язані з особливостями їх структури. Аналіз молекулярного електростатичного потенціалу показав наявність стеричних перешкод зумовлених великими розмірами атомів хлору, які зменшують можливості для атаки МХК. Зміна енергії Гіббса реакції заміщення теж вказує на легший перебіг заміщення в МХК. Результати молекулярного докінгу показали можливість ефективного ковалентного зв’язування з глутатіон S-трансферазою як МХК так і ДХК. Проте ще однією причиною зменшення активності є можливість гідролізу ДХК-аддукту з глутатіоном, оскільки досліджені сполуки не перешкоджають доступу води при зв’язуванні в активному центрі. Висновки. Зменшення реакційної здатності ДХА в порівнянні з аналогами МХА пов’язані зі стеричними утрудненнями, та впливом атома хлору в перехідному стані. Загалом нижча біологічної активність ДХА пов’язана як зі зменшенням їх реакційної здатності так і з можливістю до гідролізу їх продуктів приєднання до залишків цистеїну. Отримані результати можуть стати основою для створення нових таргетних препаратів з підвищеною ефективністю та селективністю.uk-UA
dc.formatapplication/pdf
dc.languageeng
dc.publisherТернопільський національний медичний університет імені І. Я. Горбачевського Міністерства охорони здоров'я Україниuk-UA
dc.relationhttps://ojs.tdmu.edu.ua/index.php/pharm-chas/article/view/15007/13908
dc.rightsАвторське право (c) 2024 Фармацевтичний часописuk-UA
dc.rightshttps://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0uk-UA
dc.sourcePharmaceutical Review / Farmacevtičnij časopis; No. 4 (2024); 7-17en-US
dc.sourceФармацевтичний часопис; № 4 (2024); 7-17uk-UA
dc.source2414-9926
dc.source2312-0967
dc.source10.11603/2312-0967.2024.4
dc.subjectdichloroacetateen-US
dc.subjectdichloroacetic aciden-US
dc.subjectdichloroacetamideen-US
dc.subjectmonochloroacetateen-US
dc.subjectmonochloroacetic aciden-US
dc.subjectmonochloroacetamideen-US
dc.subjectquantum chemical calculationsen-US
dc.subjectdocking simulationen-US
dc.subjectantitumor activityen-US
dc.subjecttumorsen-US
dc.subjectдихлороацетатuk-UA
dc.subjectдихлорооцтова кислотаuk-UA
dc.subjectдихлороацетамідuk-UA
dc.subjectмонохлороацетатuk-UA
dc.subjectмонохлорооцтова кислотаuk-UA
dc.subjectмонохлороацетамідuk-UA
dc.subjectквантово-хімічні розрахункиuk-UA
dc.subjectмолекулярний докінгuk-UA
dc.subjectпротипухлинна активністьuk-UA
dc.subjectпухлиниuk-UA
dc.titleDOCKING AND QUANTUM CHEMICAL INSIGHTS INTO THE ANTICANCER MECHANISMS OF MONOCHLOROACETIC AND DICHLOROACETIC ACIDS DERIVATIVESen-US
dc.titleДОКІНГ ТА КВАНТОВО-ХІМІЧНІ ДОСЛІДЖЕННЯ ПРОТИПУХЛИННИХ МЕХАНІЗМІВ ПОХІДНИХ МОНОХЛОРООЦТОВОЇ ТА ДИХЛОРООЦТОВОЇ КИСЛОТuk-UA
dc.typeinfo:eu-repo/semantics/article
dc.typeinfo:eu-repo/semantics/publishedVersion


Files in this item

FilesSizeFormatView

There are no files associated with this item.

This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record