In silico tea catechin as HIV antiretroviral agent

J Pharm Pharmacogn Res 9(4): 435-445, 2021.

Original article

Tea catechin as antiviral agent via apoptosis agonist and triple inhibitor mechanism against HIV-1 infection: A bioinformatics approach

[La catequina del té como agente antiviral a través de un agonista de la apoptosis y un mecanismo de triple inhibidor contra la infección por VIH-1: un enfoque bioinformático]

Viol Dhea Kharisma^1,2,3, Muhammad Hermawan Widyananda^2,3, Arif Nur Muhammad Ansori^1,4, Aondohemba Samuel Nege^5,6, Sin War Naw⁷, Alexander Patera Nugraha^1*

¹Dental and Biomaterial Research Group, Faculty of Dental Medicine, Universitas Airlangga, Surabaya, Indonesia.

²Department of Biology, Faculty of Mathematics and Natural Sciences, Universitas Brawijaya, Malang, Indonesia.

³Computational Virology and Complexity Science Research Unit, Division of Molecular Biology and Genetics, Generasi Biologi Indonesia Foundation, Gresik, Indonesia.

⁴Doctoral Program in Veterinary Science, Faculty of Veterinary Medicine, Universitas Airlangga, Surabaya, Indonesia.

⁵Department and Graduate Institute of Pharmacology, College of Medicine, National Taiwan University, Taipei, Taiwan.

⁶Chemical Biology and Molecular Biophysics Programme, TIGP Institute of Biological Chemistry, Academia Sinica, Taipei, Taiwan.

⁷Department of Chemistry, Myitkyina University, Myitkyina, Myanmar.

*E-mail: alexander.patera.nugraha@fkg.unair.ac.id

Abstract

Context: Human immunodeficiency virus (HIV) antiretrovirals that target the binding of viral enzyme are chosen as the lead solution in the treatment of HIV-1 infection, such as non-catalytic site integrase inhibitor (NCINI), nevirapine, and darunavir. There are natural compounds from specific plants that can be effective in treating HIV-1 infection such as tea catechin. Tea catechin administration causes a decrease in viral load and inhibition of entry mechanisms and an increased effect of apoptosis in infected cells.

Aims: To identify the triple inhibitor mechanism in tea catechins against the three HIV-1 enzymes and apoptosis agonists through in silico approach as an innovation in handling HIV-1 infection.

Methods: The 3D structure of tea catechin compounds from the database was examined, and then all target compounds were analyzed for drug-likeness, molecular docking, pathway prediction, and molecular interactions to determine the potential of tea catechin compounds as antiviral HIV-1 in silico.

Results: Tea catechin compounds have the potential to serve as antiviral against HIV-1 through apoptosis agonist and triple inhibitor mechanisms. Apoptosis occurs due to the interaction of tea catechins with pro-apoptotic proteins in cells, and the epigallocatechin gallate (EGCG) compound is a class of tea catechins with the same binding position as control.

Conclusions: The binding of the EGCG molecule complex results in low binding energy. Therefore, it allows EGCG acts as a triple inhibitor in HIV-1 infection.

Keywords: antiretrovirals; apoptosis; catechin; herbal medicine; human immunodeficiency virus.

Resumen

Contexto: Los antirretrovirales del virus de la inmunodeficiencia humana (VIH) que se dirigen a la unión de la enzima viral se eligen como la solución principal en el tratamiento de la infección por VIH-1, como el inhibidor de la integrasa del sitio no catalítico (NCINI), la nevirapina y el darunavir. Existen compuestos naturales de plantas específicas que pueden ser eficaces en el tratamiento de la infección por VIH-1, como la catequina del té. La administración de catequinas del té provoca una disminución de la carga viral e inhibición de los mecanismos de entrada y un aumento del efecto de la apoptosis en las células infectadas.

Objetivos: Identificar el mecanismo triple inhibidor en las catequinas del té contra las tres enzimas del VIH-1 y los agonistas de la apoptosis a través de un enfoque in silico como una innovación en el manejo de la infección por VIH-1.

Métodos: Se examinó in silico la estructura 3D de los compuestos de catequina del té de la base de datos y luego se analizaron todos los compuestos objetivo para determinar su similitud con el fármaco, acoplamiento molecular, predicción de vías e interacciones moleculares para determinar el potencial de los compuestos de catequina del té como antivírico VIH-1.

Resultados: Los compuestos de catequina del té tienen el potencial de actuar como antivirales contra el VIH-1 mediante mecanismos agonistas de apoptosis y triple inhibidor. La apoptosis ocurre debido a la interacción de las catequinas del té con proteínas proapoptóticas en las células y el compuesto de galato de epigalocatequina (EGCG) es una clase de catequinas del té con la misma posición de unión que el control.

Conclusiones: La unión del complejo de moléculas EGCG da como resultado una baja energía de unión. Por tanto, permite que el EGCG actúe como un triple inhibidor en la infección por VIH-1.

Palabras Clave: antirretrovirales; apoptosis; catequina; medicina herbaria; virus de inmunodeficiencia humana.

Citation Format: Kharisma VD, Widyananda MH, Ansori ANM, Nege AS, Naw SW, Nugraha AP (2021) Tea catechin as antiviral agent via apoptosis agonist and triple inhibitor mechanism against HIV-1 infection: A bioinformatics approach. J Pharm Pharmacogn Res 9(4): 435–445.

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