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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 Kharisma1,2,3, Muhammad Hermawan Widyananda2,3, Arif Nur Muhammad Ansori1,4, Aondohemba Samuel Nege5,6, Sin War Naw7, Alexander Patera Nugraha1*

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.

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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.

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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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