Моніторинг властивостей похідних 1,2,4-тріазолу для розробки оригінальних антимікробних препаратів

Abstract

Мета. Комплексне дослідження антимікробних властивостей нових похідних 1,2,4-триазолу з використанням інструментів досліджень in silico та in vitro. Матеріали та методи. Методи комп'ютерного пошуку були використані для пошуку сполуки з сильною антибактеріальною активністю; у silico молекулярному докінгу (рецептори класу A (PDB id: 1n9b) та класу A SHV-1 (PDB id: 2zd8) бета-лактамази) та in vitro дослідженнях на 16 типах мікроорганізмів. Потім проаналізовані in silico сполуки були протестовані in vitro на антимікробну активність. Після приготування розчинів різної концентрації ріст культури вимірювали за зональною шкалою для виявлення розмірів зон пригнічення росту мікроорганізмів через 24 години (Antibiotic Zone Scale-C, модель RW297, Індія) та програмним забезпеченням TpsDig2 (2016, F. James Rohlf). Статистичний аналіз результатів дослідження проводився за допомогою програмного забезпечення Statistica 13 (StatSoft Inc., США). Результатів. За результатами молекулярного докінгу було виявлено сильну спорідненість зв'язування з ферментами класу А у сполуках 2, 7, тому вони можуть бути ефективними при лікуванні інфекції, спричиненої K. pneumoniae. Порядок зростання передбачуваної спорідненості зв'язування через розрахований бал для ферментів TEM і SHV був таким: сполука 4 < сполука 3 < сполука 1 < сполука 7 < сполука 2. Згідно з нашими результатами, вивчені хімічні сполуки 1–4, 7 пригнічували ріст багатьох видів мікроорганізмів родин Enterobacteriaceae, Morganellaae, Pseudomonadaceae, Enterococcaceae, Staphylococcaceae та Bacillaceae. Висновки. Вперше дослідження комплексного інгібуючого ефекту хімічних сполук 1–4, 7 були проведені з використанням 16 штамів бактерій. Встановлено очевидні антибактеріальні ефекти досліджуваних сполук: сполука 1 проти 13, сполука 2 – 9, сполука 3 – 10, сполука 4 – 7, сполука 7 – 10 з 16 протестованих полірезистентних бактеріальних штамів. Aim. A comprehensive study on the antimicrobial properties of new 1,2,4-triazole derivatives using the tools of in silico and in vitro studies. Materials and methods. Computer search techniques were used to find a compound with a strong antibacterial activity; in silico molecular docking (receptors for class A (PDB id: 1n9b) and class A SHV-1 (PDB id: 2zd8) beta-lactamase) and in vitro studies on 16 types of microorganisms. Then, the in silico analyzed compounds were tested in vitro for antimicrobial activity. After preparing solutions of different concentrations, the culture growth was measured on a zonal scale for detecting sizes of microbial growth inhibition zones after 24 hours (Antibiotic Zone Scale-C, model RW297, India) and a TpsDig2 software (2016, F. James Rohlf). Statistical analysis of the study results was carried out using the Statistica 13 software (StatSoft Inc., USA). Results. From the results of molecular docking, a strong binding affinity to class A enzymes has been found in compounds 2, 7, so they could be effective in the treatment of infection caused by K. pneumoniae. The ascending order of the predicted binding affinity through the calculated score for TEM and SHV enzymes was as follows: compound 4 < compound 3 < compound 1 < compound 7 < compound 2. According to our results, the studied chemical compounds 1–4, 7 inhibited the growth of many microbial species of the Enterobacteriaceae, Morganellaceae, Pseudomonadaceae, Enterococcaceae, Staphylococcaceae and Bacillaceae families. Conclusions. For the first time, studies on the complex inhibitory effect of chemical compounds 1–4, 7 were conducted using 16 bacterial strains. Evident antibacterial effects of the studied compounds have been established: compound 1 against 13, compound 2 – 9, compound 3 – 10, compound 4 – 7, compound 7 – 10 out of 16 tested polyresistant bacterial strains