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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.

© 2021 Journal of Pharmacy & Pharmacognosy Research (JPPRes)

Sikkim and apoptosis via cytochrome c in aortic



J Pharm Pharmacogn Res 9(3): 313-323, 2021.

Original Article

Apoptosis via cytochrome c in aortic tissue of diabetes mellitus after giving sikkam leaves (Bischofia javanica Blume)

[Apoptosis vía citocromo c en tejido aórtico de diabetes mellitus después de dar hojas de sikkim (Bischofia javanica Blume)]

Syafruddin Ilyas*, Salomo Hutahaean, Rahmat SH. Sinaga, Putri C. Situmorang

Department of Biology, Faculty of Mathematics and Natural Sciences, Universitas Sumatera Utara, Medan, Indonesia.

*E-mail: syafruddin6@usu.ac.id

Abstract

Context: Diabetes mellitus (DM) is a metabolic hyperglycemia disease caused by abnormalities in insulin secretion and the highest increase in diabetes sufferers that occurred in Southeast Asian countries, including Indonesia. The sikkam leaf (Bischofia javanica) ethanolic extract contains many secondary metabolites, and some of them are quercetin and gallic acid, which have the potential to be used as antidiabetic.

Aims: To analyze apoptosis via cytochrome c in aortic tissue of DM after giving B. javanica leaves.

Methods: The treatment group consisted of G0: Negative control, G1: Positive control (alloxan induction + standard feed), G2: Alloxan induction + 300 mg/kg BW of B. javanica leaves ethanol extract, G3: Alloxan induction + 600 mg/kg BW of B. javanica leaves ethanol extract, G4: Induction of alloxan + ethanol extract of B. javanica leaves 900 mg/kg BW and G5: Induction of alloxan + glibenclamide 0.5 mg/kg BW. Fourteen days later, the rats were dissected, and the aortic tissue was analyzed for apoptosis by tunnel assay and cytochrome c by immunohistochemistry.

Results: There was a statistically significant difference (p<0.01) in the apoptotic value and cytochrome c. Increasing the dose of B. javanica leaves, the cytochrome c expression, and apoptotic value decreases in the aorta of DM rats. The cell shape returned to normal after being given B. javanica ethanol extract 900 mg/kg BW than glibenclamide.

Conclusions: Bischofia javanica ethanolic extract reduced apoptosis via cytochrome c in aortic histology, and this plant can be developed into a diabetic drug candidate.

Keywords: apoptosis; cytochrome c; hyperglycemia; hypoglycemic agents; immunohistochemistry; plant extracts.

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Resumen

Contexto: La diabetes mellitus (DM) es una enfermedad de hiperglucemia metabólica causada por anomalías en la secreción de insulina y el mayor aumento de pacientes con diabetes que se produjo en los países del sudeste asiático, incluida Indonesia. El extracto etanólico de la hoja de Bischofia javanica contiene muchos metabolitos secundarios, y algunos de ellos son la quercetina y el ácido gálico, que tienen el potencial de usarse como antidiabéticos.

Objetivos: Analizar la apoptosis por citocromo c en tejido aórtico de DM tras la administración de hojas de B. javanica.

Métodos: El grupo de tratamiento consistió en G0: Control negativo, G1: Control positivo (inducción de aloxano + alimentación estándar), G2: inducción de aloxano + 300 mg/kg de peso corporal de extracto de etanol de hojas de B. javanica, G3: inducción de aloxano + 600 mg/kg de peso corporal de extracto etanólico de hojas de B. javanica, G4: Inducción de aloxano + extracto etanólico de hojas de B. javanica 900 mg/kg de peso corporal y G5: Inducción de aloxano + glibenclamida 0,5 mg/kg de peso corporal. Catorce días más tarde, las ratas fueron disecadas y el tejido aórtico fue analizado para apoptosis por ensayo de túnel y citocromo c por inmunohistoquímica.

Resultados: Hubo una diferencia estadísticamente significativa (p<0.01) en el valor apoptótico y el citocromo c. Al aumentar la dosis de hojas de B. javanica, la expresión del citocromo c y el valor apoptótico disminuyen en la aorta de ratas DM. La forma de la célula volvió a la normalidad después de recibir extracto de etanol de B. javanica 900 mg/kg de peso corporal que glibenclamida.

Conclusiones: El extracto etanólico de Bischofia javanica redujo la apoptosis a través del citocromo c en histología aórtica y esta planta puede convertirse en un candidato a fármaco diabético.

Palabras Clave: agentes hipoglucemiantes; apoptosis; citocromo c; extractos de plantas; hiperglucemia; inmunohistoquímica.

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Citation Format: Ilyas S, Hutahaean S, Sinaga RSH, Situmorang PC (2021) Apoptosis via cytochrome c in aortic tissue of diabetes mellitus after giving sikkam leaves (Bischofia javanica Blume). J Pharm Pharmacogn Res 9(3): 313–323.

© 2021 Journal of Pharmacy & Pharmacognosy Research (JPPRes)