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Anti-inflammatory molecular docking of Magnolia champaca flavonoids


J Pharm Pharmacogn Res 9(5): 584-597, 2021.

Original article

Ethnopharmacological study of flavonoid compounds in Magnolia champaca (L.) Baill. ex Pierre as anti-inflammatory agents by molecular docking

[Estudio etnofarmacológico de compuestos flavonoides en Magnolia champaca (L.) Baill. ex Pierre como agentes antiinflamatorios por acoplamiento molecular]

Khoirin Maghfiroh1,2, Sri Widyarti1, Jati Batoro1, Sutiman B. Sumitro1*

1Department of Biology, Faculty Mathematics and Natural Science, Brawijaya University, Malang 65145, East Java, Indonesia.

2Department ofFood Science and Technology, Faculty of Agriculture, Yudharta University, Pasuruan 67162, East Java, Indonesia.

*E-mail: sutiman@ub.ac.id

Abstract

Context: Magnolia champaca (L.) Baill. ex Pierre has traditionally been used by the culture to prevent and cure the inflammatory disease.

Aims: To determine the benefit of M. champaca in the local community, especially in the treatment of tuberculosis, and investigate the potency of the flavonoid content of M. champaca as an anti-inflammatory agent through in silico analysis.

Methods: An ethnobotanical survey was conducted by structured interviews and responses in the Pamekasan district. The identification of flavonoid in selected plant was carried out from literature. Then, quercetin, (-)-epicatechin, and kaempferol were docked with protein targets including cyclooxygenase-2 (COX-2), mitogen-activated protein kinases (p38 MAPK), nuclear factor kappa B (NF-κB), and phosphoinositide 3 kinases (PI3k). The ability of complex compounds was considered dependent on energy binding and the ability to bind native ligand to proteins.

Results: M. champaca exhibited the highest RFI value, indicated that this plant mainly used to treat tuberculosis symptoms in the local community. The compounds of quercetin and (-)-epicatechin can only be bound to a native ligand COX-2, NAG. The compounds quercetin, rutin, kaempferol, and (-)-epicatechin can then be bound to both the native proteins NF-κB and PI3K. Nevertheless, native ligand-protein p38 MAP-kinases cannot be bound by complex compounds like quercetin, rutin, kaempferol, and (-)-epicatechin.

Conclusions: The research offers proof for considering the flavonoid compound in M. champaca as a beneficial ligand complex throughout the treatment and prevention of inflammatory diseases. Further in vitro and in vivo studies could prove its therapeutic potential.

Keywords: anti-inflammatory candidate; ethnopharmacological study; Magnolia champaca; molecular docking.

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Resumen

Contexto: Magnolia champaca (L.) Baill. ex Pierre ha sido utilizado tradicionalmente por la cultura para prevenir y curar enfermedades inflamatorias.

Objetivos: Determinar el beneficio de M. champaca en la comunidad local, especialmente en el tratamiento de la tuberculosis, e investigar la potencia del contenido de flavonoides de M. champaca como agente antiinflamatorio mediante análisis in silico.

Métodos: Se realizó una encuesta etnobotánica mediante entrevistas estructuradas y respuestas en el distrito de Pamekasan. La identificación de flavonoides en plantas seleccionadas se realizó a partir de la literatura. Luego, quercetina, (-) – epicatequina y kaempferol se acoplaron a proteínas dianas que incluían ciclooxigenasa-2 (COX-2), proteína quinasas activadas por mitógenos (p38 MAPK), factor nuclear kappa B (NF-κB) y fosfoinositida 3. quinasas (PI3k). Se consideró que la capacidad de los compuestos complejos dependía de la unión de energía y la capacidad de unir ligando nativo a proteínas.

Resultados: M. champaca exhibió el valor de RFI más alto, indicando que esta planta se usa principalmente para tratar síntomas de tuberculosis en la comunidad local. Los compuestos de quercetina y (-)-epicatequina solo pueden unirse a un ligando nativo COX-2, NAG. Los compuestos quercetina, rutina, kaempferol y (-)-epicatequina pueden unirse a las proteínas nativas NF-κB y PI3K. Sin embargo, las MAP-quinasas p38 ligando-proteína nativas no pueden unirse a compuestos complejos como quercetina, rutina, kaempferol y (-)-epicatequina.

Conclusiones: La investigación ofrece pruebas para considerar el compuesto flavonoide de M. champaca como un complejo ligando beneficioso en el tratamiento y prevención de enfermedades inflamatorias. Otros estudios in vitro e in vivo podrían demostrar su potencial terapéutico.

Palabras Clave: acoplamiento molecular; candidato antiinflamatorio; estudio etnofarmacológico; Magnolia champaca.

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Citation Format: Maghfiroh K, Widyarti S, Batoro J, Sumitro SB (2021) Ethnopharmacological study of flavonoid compounds in Magnolia champaca (L.) Baill. ex Pierre as anti-inflammatory agents by molecular docking. J Pharm Pharmacogn Res 9(5): 584–597.

© 2021 Journal of Pharmacy & Pharmacognosy Research (JPPRes)

Sea urchin peptides as multi-target inhibitor of NSCLC

J Pharm Pharmacogn Res 9(4): 484-496, 2021.

Original article

Molecular docking study of sea urchin (Arbacia lixula) peptides as multi-target inhibitor for non-small cell lung cancer (NSCLC) associated proteins

[Estudio de acoplamiento molecular de péptidos de erizo de mar (Arbacia lixula) como inhibidor de múltiples objetivos para proteínas asociadas al cáncer de pulmón de células no pequeñas (NSCLC)]

Muhammad Hermawan Widyananda1,2, Setyaki Kevin Pratama1, Rizky Senna Samoedra1, Fikriya Novita Sari1, Viol Dhea Kharisma2, Arif Nur Muhammad Ansori3, Yulanda Antonius4*

1Laboratory of Animal Physiology, Structure, and Growth, Biology Department, Faculty of Mathematics and Natural Sciences, Brawijaya University, Malang, Indonesia.

2Division of Molecular Biology and Genetics, Generasi Biologi Indonesia Foundation, Gresik, Indonesia.

3Doctoral Program in Veterinary Science, Faculty of Veterinary Medicine, Universitas Airlangga, Surabaya, Indonesia.

4Faculty of Biotechnology, University of Surabaya, Surabaya, Indonesia.

*E-mail: yulandaantonius@staff.ubaya.ac.id

Abstract

Context: Lung cancer is a type of cancer that causes the most deaths worldwide. The most common type of lung cancer is non-small cell lung cancer (NSCLC). Sea urchin (Arbacia lixula) has high potential as an anti-NSCLC agent.

Aims: To analyze the anticancer activity of peptides from A. lixula coelomic fluid in inhibiting the activity of NSCLC-related proteins.

Methods: Peptide modeling was performed using the PEP-FOLD3 web server. Proteins that have a crucial role in NSCLC progression were determined using KEGG pathway database. 3D protein structures such as EGFR, PI3K, BRAF V600E, and JAK3 were taken from the RCSB PDB database. Docking was performed using Autodock Vina software. Docking results analysis was carried out using Discovery Studio 2019 software.

Results: Some peptides bind to the active sites with low binding affinity. Peptide 10 binds to the active site of the EGFR with a binding affinity of -9 kcal/mol. Peptide 5 binds to the active sites of PI3K and BRAF V600E with binding affinity of -8.2 and -8.1 kcal/mol, respectively. Peptide 11 binds to the active site of JAK3 with a binding affinity of -8.1 kcal/mol. All of these peptides have lower binding affinity than ATP as the native ligand. Besides, these peptides also produce more hydrogen bonds than ATP, so they are predicted to be more stable.

Conclusions: Peptides 10, 5, and 11 have high potential as anti-NSCLC agents because they can inhibit the activity of proteins that play an essential role in the growth of NSCLC, namely EGFR, PI3K, BRAF V600E, and JAK3 through the competitive ATP inhibitor mechanism.

Keywords: Arbacia lixula; molecular docking; non-small cell lung cancer.

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Resumen

Contexto: El cáncer de pulmón es un tipo de cáncer que causa la mayoría de las muertes en todo el mundo. El tipo más común de cáncer de pulmón es el cáncer de pulmón de células no pequeñas (NSCLC). El erizo de mar (Arbacia lixula) tiene un alto potencial como agente anti-NSCLC.

Objetivos: Analizar la actividad anticancerígena de péptidos del líquido celómico de A. lixula en la inhibición de la actividad de proteínas relacionadas con NSCLC.

Métodos: El modelado de péptidos se realizó utilizando el servidor web PEP-FOLD3. Las proteínas que tienen un papel crucial en la progresión del NSCLC se determinaron utilizando la base de datos de la vía KEGG. Las estructuras de proteínas 3D como EGFR, PI3K, BRAF V600E y JAK3 se tomaron de la base de datos RCSB PDB. El acoplamiento se realizó utilizando el software Autodock Vina. El análisis de los resultados del acoplamiento se llevó a cabo utilizando el software Discovery Studio 2019.

Resultados: Algunos péptidos se unen a los sitios activos con baja afinidad de unión. El péptido 10 se une al sitio activo del EGFR con una afinidad de unión de -9 kcal/mol. El péptido 5 se une a los sitios activos de PI3K y BRAF V600E con una afinidad de unión de -8,2 y -8,1 kcal/mol, respectivamente. El péptido 11 se une al sitio activo de JAK3 con una afinidad de unión de -8,1 kcal/mol. Todos estos péptidos tienen menor afinidad de unión que el ATP como ligando nativo. Además, estos péptidos también producen más enlaces de hidrógeno que el ATP, por lo que se prevé que sean más estables.

Conclusiones: Los péptidos 10, 5 y 11 tienen un alto potencial como agentes anti-NSCLC porque pueden inhibir la actividad de proteínas que juegan un papel esencial en el crecimiento del NSCLC, a saber, EGFR, PI3K, BRAF V600E y JAK3 a través del mecanismo inhibidor de ATP competitivo.

Palabras Clave: acoplamiento molecular; Arbacia lixula; cáncer de pulmón de células no pequeñas.

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Citation Format: Widyananda MH, Pratama SK, Samoedra RS, Sari FN, Kharisma VD, Ansori ANM, Antonius Y (2021) Molecular docking study of sea urchin (Arbacia lixula) peptides as multi-target inhibitor for non-small cell lung cancer (NSCLC) associated proteins. J Pharm Pharmacogn Res 9(4): 484–496.

© 2021 Journal of Pharmacy & Pharmacognosy Research (JPPRes)