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
Review
. 2025 Sep 11;20(5):629-642.
doi: 10.1016/j.jtumed.2025.08.002. eCollection 2025 Oct.

Molecular docking and In-Silico pharmacokinetic analysis of 1,3-benzothiazole-2-amine derivatives as anticonvulsants

Ahmed Rufa'i  1 , Abdullahi Y Idris  2 , Aliyu M Musa  2 , Halimatu S Hassan  2 , Asma'u H Nasiru  2 , Mohammed G Magaji  3
Affiliations
Review

Molecular docking and In-Silico pharmacokinetic analysis of 1,3-benzothiazole-2-amine derivatives as anticonvulsants

Ahmed Rufa'i et al. J Taibah Univ Med Sci. .

Abstract
in English, Arabic

Objectives: Derivatives bearing thiazole groups are very important pharmacophores in medicinal chemistry due to their broad pharmacological properties. Benzothiazole is an important scaffold with a range of biological activities and therapeutic uses, including antibacterial, antimalarial, anticonvulsant, analgesic, anti-inflammatory, antidiabetic, and anticancer properties. In this study, we evaluated the in-silico pharmacokinetic features of 15 derivatives of 1,3-benzothiazole-2-amine (analogues) and their interactions with two critical epilepsy targets: γ-aminobutyric acid-aminotransferase (GABA-AT) and activated open sodium ion channel (NavMs) proteins.

Methods: The chemical structures of the derivatives were designed and optimized using MarvinSketch and Spartan software. In-silico pharmacokinetic features were studied using the SwissADME server. Molecular docking was conducted with Autodock Vina, Chimera, and Discovery Studio Visualizer.

Results: Four analogues (2, 5, 6, and 7) failed the blood-brain barrier (BBB) penetration test, but 11 of the 15 analogues had good pharmacokinetic characteristics. The validation results showed that the procedure employed was suitable for molecular docking analysis of the test analogues in the active sites of the two target proteins. Compared with the reference medication vigabatrin (-5.2 kcal/mol), seven analogues (A1, A3, A9, A10, A11, A12, and A14) had higher binding affinities (-5.9, -5.8, -6.1, -5.9, -6.0, -6.1, and -6.6 kcal/mol, respectively) for GABA-AT binding. NavMs binding analysis showed that only analogue A14 had a binding affinity (5.0 kcal/mol) comparable to that of the reference medication lamotrigine.

Conclusions: In-silico investigations identified benzothiazole compounds with high anticonvulsant properties as suitable candidates for synthesis and pharmacological testing.

الأهداف: تعتبر المشتقات التي تحمل مجموعة الثيازول من المواد الدوائية المهمة جدًا في الكيمياء الطبية نظرًا لخصائصها الدوائية الواسعة. البنزوثيازول هو سقالة مهمة مع مجموعة من النشاط البيولوجي والاستخدامات العلاجية، بما في ذلك خصائص مضادة للبكتيريا، ومضادة للملاريا، ومضادة للتشنجات، ومسكنة للألم، ومضادة للالتهابات، ومضادة لمرض السكري، ومضادة للسرطان. يقوم هذا العمل بتقييم السمات الدوائية الحركية الحاسوبية لـ 15 مشتقًا من 1،3-بنزوثيازول-2-أمين (نظائر) وتفاعلاتها مع هدفين أساسيين للصرع: حمض غاما أمينوبوتيريك-أمينوترانسفيراز (GABA-AT) وأيون الصوديوم المفتوح المنشط بروتينات القناة (NavMs).

الطريقة: تم تصميم وتحسين التركيب الكيميائي للمشتقات باستخدام برنامجي MarvinSketch و Spartan. تمت دراسة السمات الدوائية الحركية باستخدام خادم SwissADME. تم إجراء الالتحام الجزيئي باستخدام Autodock Vina وChimera وDiscovery Studio Visualizer.

النتائج: فشلت أربعة نظائر (2، 5، 6، و7) في اختبار اختراق حاجز الدم الدماغي (BBB)، في حين أظهرت إحدى عشر من النظائر الخمسة عشر خصائص حركية دوائية جيدة. وأظهرت نتائج التحقق أن الإجراء المستخدم كان مناسبًا لتحليل الالتحام الجزيئي لنظائر الاختبار في المواقع النشطة للبروتينين المستهدفين. عند المقارنة مع الدواء المرجعي فيجاباترين (-5.2 كيلو كالوري/مول)، أظهرت سبعة نظائر (A1، A3، A9، A10، A11، A12، وA14) تقارب ارتباط أعلى (-5.9، -5.8، -6.1، -5.9، -6.0، -6.1، و-6.6 كيلو كالوري/مول، على التوالي). ربط GABA-AT. فيما يتعلق بربط NavMs، أظهر A14 التناظري فقط تقاربًا للربط يبلغ 5.0 كيلو كالوري/مول، وهو ما كان مماثلاً لذلك الخاص بالدواء المرجعي، لاموتريجين.

الاستنتاجات: كشفت التحقيقات الحاسوبية عن مركبات بنزوثيازول ذات خصائص مضادة للتشنج عالية، مما يجعلها مرشحة مناسبة للتوليف والاختبار الدوائي.

Keywords: Anticonvulsant; GABA-AT; In-silico studies; NavMs; SwissADME.

PubMed Disclaimer

Conflict of interest statement

The authors have no conflict of interest to declare.

Figures

Figure 1
Figure 1
Molecular surface and 2D interactions of Vigabatrin in comparison to A1, A3, A9, A10, A11, A12, and A14 with GABA-AT at the binding active site are shown in (A) the structural depiction of GABA-AT. (B) Graphical bioaffinity values for the top seven analogues.
Figure 2
Figure 2
Molecular surface and 2D interactions of Lamotrigine in comparison to A1, A8, A10, A13, A14, and A15 with NavMs at the binding active site are shown in (A) the structural depiction of NavMs. (B) Graphical bioaffinity values for the top 6 analogues. (C) Compounds that effectively crossing a blood-brain barrier (BBB).
Figure 3
Figure 3
The 3D interactions of Vigabatrin in comparison to A1, A3, A9, A10, A11, A12, and A14 with GABA-AT at the binding active site are depicted structurally.
Figure 4
Figure 4
Molecular surface and 3D interactions of Lamotrigine in comparison to A1, A8, A10, A13, A14, and A15 with NavMs at the binding active site are depicted structurally.
See this image and copyright information in PMC

References

    1. Rajnish K., Bharti C., Himanshu S., Obaid A., Abdulmalik S.A.A., Mohd M.A., et al. Design, Synthesis, In Vivo, and In Silico Evaluation of Benzothiazoles Bearing a 1,3,4-Oxadiazole Moiety as New Antiepileptic Agents. American Chemical Society. 2023;8:2520–2530. doi: 10.1021/acsomega.2c06967. - DOI - PMC - PubMed
    1. Rima M., Kuntal H. A Review on Benzothiazole Derivatives and Their Biological Significances. Asian Journal of Research in Medical and Pharmaceutical Sciences. 2023;12(1):13–19. doi: 10.9734/AJRIMPS/2023/v12i1206. - DOI
    1. Peng-Fei H., Jia-Le F., Ying P., Jian-Hong F., Long-Jin Z., Ke-Wen T., et al. Electro-oxidative three-component cascade coupling of isocyanides with elemental sulfur and amines for the synthesis of 2-aminobenzothiazoles. Org. Biomol. Chem. 2024;22:3752. doi: 10.1039/D4OB00432A. - DOI - PubMed
    1. Kotari S., Bokka S., Thammana S.S.S., Leela P.C., Kiran I., Muthyala M.K.K., et al. Hypervalent Iodine Catalyzed Cascade C−H Functionalization: An Atom-Economical Strategy to Access Diverse 2-Substituted Benzothiazoles. European Journal of Organic Chemistry. 2024;28(2) doi: 10.1002/ejoc.202401043. - DOI
    1. Lungu L., Cucicova C., Blaja S., Ciocarlan A., Dragalin I., Barba A., et al. Synthesis of Homodrimane Sesquiterpenoids Bearing 1,3-Benzothiazole Unit and Their Antimicrobial Activity Evaluation. Molecules. 2022;27(16):5082. doi: 10.3390/molecules27165082. - DOI - PMC - PubMed

LinkOut - more resources