Skip to main page content
U.S. flag

An official website of the United States government

Dot gov

The .gov means it’s official.
Federal government websites often end in .gov or .mil. Before sharing sensitive information, make sure you’re on a federal government site.

Https

The site is secure.
The https:// ensures that you are connecting to the official website and that any information you provide is encrypted and transmitted securely.

Access keys NCBI Homepage MyNCBI Homepage Main Content Main Navigation
. 2023 Mar 2;18(5):1000-1010.
doi: 10.1016/j.jtumed.2023.02.010. eCollection 2023 Oct.

New flavone-based arylamides as potential V600E-BRAF inhibitors: Molecular docking, DFT, and pharmacokinetic properties

Affiliations

New flavone-based arylamides as potential V600E-BRAF inhibitors: Molecular docking, DFT, and pharmacokinetic properties

Abdullahi B Umar et al. J Taibah Univ Med Sci. .

Abstract

Objectives: The V600E-BRAF protein kinase is an attractive and essential therapeutic target in melanoma and other tumors. However, because of its resistance to the known inhibitors and side effects of some identified inhibitors, new potent inhibitors need to be identified.

Methods: In the present work, in silico strategies such as the molecular docking simulation, DFT (Density-Functional-Theory) computations, and pharmacokinetic evaluation were used to determine potential V600E-BRAF inhibitors from a set of 31 synthesized novel flavone-based arylamides.

Results: The docking result demonstrated that four compounds (10, 11, 28, and 31) had acceptable docking scores (MolDock score of -167.523 kcal mol-1, -158.168 kcal mol-1, -160.581 kcal mol-1,-162.302 kcal mol-1, and a Rerank score of -124.365, -129.365, -135.878 and -117.081, respectively) appeared as most active and potent V600E-BRAF inhibitors that topped vemurafenib (-158.139 and -118.607 kcal mol-1). The appearance of H-bonds and hydrophobic interactions with essential residues for V600E-BRAF proved the high stability of these complexes. The energy for the frontier molecular orbitals such as HOMO, LUMO, energy gap, and other reactivity parameters was computed using DFT. The frontier molecular-orbital surfaces and electrostatic potentials (EPs) were investigated to demonstrate the charge-density distributions that might be linked to anticancer activity. Similarly, the chosen compounds revealed superior pharmacological properties according to the drug-likeness rules (bioavailability) and pharmacokinetic properties.

Conclusion: The chosen compounds were recognized as potent V600E-BRAF inhibitors with superior pharmacokinetic properties and could be promising cancer drug candidates.

أهداف البحث: يعتبر بروتين كيناز "ب.ر.أ.ف.في-600إي" هدفا علاجيا جذابا وأساسيا في علاج سرطان الجلد وأنواع أخرى من الأورام. ومع ذلك، فإن مقاومته للمثبطات والآثار الجانبية المعروفة لبعض المثبطات المحددة تستلزم التحقيق في مثبطات جديدة وفعالة.

طريقة البحث: في العمل الحالي، تم استخدام استراتيجيات المحاكاة بالكمبيوتر مثل محاكاة الالتحام الجزيئي وحسابات نظرية الكثافة الوظيفية وتقييم الحرائك الدوائية، لتحديد مثبطات "ب.ر.أ.ف.في-600إي" المحتملة من مجموعة من 31 أريلاميدا جديدا مركبا قائما على الفلافون.

النتائج: أظهرت نتيجة الالتحام أن أربعة مركبات (10 ، 11 ، 28 ، 31) لديها درجات مقبولة. ظهرت النتيجة (-124.365 و -129.365 و -135.878 و -117.081 على التوالي) كأكثر مثبطات "ب.ر.أ.ف.في-600إي" نشاطا وفعالية والتي تصدرت فيميورافينيب. أثبت ظهور روابط الهيدروجين والتفاعلات الكارهة للماء مع المخلفات الأساسية لـ "ب.ر.أ.ف.في-600إي" الاستقرار العالي لهذه المجمعات. تم حساب الطاقة للمدارات الجزيئية الحدودية مثل أعلى مدار جزيئي مشغول وأدنى مدار جزيئي غير مشغول وفجوة الطاقة ومعلمات التفاعل الأخرى باستخدام نظرية الكثافة الوظيفية. تم فحص الأسطح المدارية الجزيئية الحدودية والإمكانات الكهروستاتيكية لإثبات توزيعات كثافة الشحنة التي قد تكون مرتبطة بالنشاط المضاد للسرطان. وبالمثل، كشفت المركبات المختارة عن خصائص دوائية فائقة وفقا لقواعد التشابه الدوائي (التوافر البيولوجي) وخصائص الحرائك الدوائية.

الاستنتاجات: وبالتالي، تم التعرف على المركبات المختارة كمرشحات قوية لـ "ب.ر.أ.ف.في-600إي" بخصائص حركية دوائية فائقة، ويمكن اقتراحها كعقاقير مرشحة واعدة للسرطان.

Keywords: ADMET; Arylamide; DFT; Docking; Drug-likeness; V600E-BRAF.

PubMed Disclaimer

Figures

Figure 1
Figure 1
3D and 2D models for the interactions of chosen complexes (10, 11, and 28).
Figure 2
Figure 2
3D and 2D models for the interactions of chosen complexes (3 1 and Vem.).
Figure 3
Figure 3
Optimized-geometric structures of the investigated ligands (10, 11, 28, and 31).
Figure 4
Figure 4
Frontier molecular-orbital surfaces of the investigated ligands (10, 11, 28, and 31).
Figure 5
Figure 5
Electrostatic potential (EP) of the studied ligands (10, 11, 28, and 31).

References

    1. Amin K.M., El-Badry O.M., Rahman D.E.A., Ammar U.M., Abdalla M.M. Design, synthesis, anticancer evaluation and molecular docking of new V600EBRAF inhibitors derived from pyridopyrazinone. Eur J Chem. 2016;7(1):19–29.
    1. Prahallad A., Sun C., Huang S., Di Nicolantonio F., Salazar R., Zecchin D., Beijersbergen R.L., Bardelli A., Bernards R. Unresponsiveness of colon cancer to BRAF (V600E) inhibition through feedback activation of EGFR. Nature. 2012;483(7387):100–103. - PubMed
    1. Akhtar M.J., Siddiqui A.A., Khan A.A., Ali Z., Dewangan R.P., Pasha S., Yar M.S. Design, synthesis, docking and QSAR study of substituted benzimidazole linked oxadiazole as cytotoxic agents, EGFR and erbB2 receptor inhibitors. Eur J Med Chem. 2017;126:853–869. - PubMed
    1. Regad T. Targeting RTK signaling pathways in cancer. Cancers. 2015;7(3):1758–1784. - PMC - PubMed
    1. Wilhelm S.M., Adnane L., Newell P., Villanueva A., Llovet J.M., Lynch M. Preclinical overview of sorafenib, a multikinase inhibitor that targets both Raf and VEGF and PDGF receptor tyrosine kinase signaling. Mol Cancer Ther. 2008;7(10):3129–3140. - PubMed

LinkOut - more resources