Nowe 1,3,4-tiadiazolowe pochodne cefalosporyn jako potencjalne środki przeciwbakteryjne : synteza chemiczna, ocena biologiczna i badania obliczeniowe

• Autorzy: Jiang Xudong , Zhu Chenqi , Wen Yu , Chen Li , Shi Weimin , Lu Xiaoling

Identyfikatory

DOI

10.15199/62.2025.3.10

Warianty tytułu

EN

Novel 1,3,4-thiadiazole cephalosporin derivatives as potential antibacterial agents : chemical synthesis, biological evaluation, and computational study

• Języki publikacji: PL EN

Abstrakty

PL

1,3,4-Tiadiazolowe pochodne cefalosporyn zostały zaprojektowane i zsyntetyzowane jako potencjalne środki przeciwbakteryjne. Związki te oceniano in vitro pod kątem aktywności przeciwbakteryjnej wobec patogenów Gram-dodatnich (S. aureus, S. pneumoniae) i Gram-ujemnych (P. aeruginosa, K. pneumoniae, E. coli). Testy biologiczne wykazały, że wszystkie pochodne wykazywały skuteczność przeciwbakteryjną o szerokim spektrum działania, porównywalną lub przewyższającą skuteczność leków referencyjnych w analizach porównawczych. Warto zauważyć, że związek 17i wykazywał najsilniejszą aktywność wśród testowanych szczepów. Badania dokowania molekularnego wykazały, że związek 17i tworzy stabilne interakcje zarówno w miejscu aktywnym, jak i w kieszeni allosterycznej białka wiążącego penicylinę 2a (PBP2a) z opornego na metycylinę S. aureus (MRSA, PDB: 3ZG0), sugerując mechanizm podwójnego wiązania. Ponadto, przewidywania in silico właściwości farmakokinetycznych ADMET (wchłanianie, dystrybucja, metabolizm, wydalanie i toksyczność) oraz właściwości molekularnych wykazały korzystne profile podobne do profili leków dla wybranych pochodnych, podkreślając ich potencjał jako kandydatów do dalszego rozwoju przeciwko infekcjom wielolekoopornym.

EN

1,3,4-Thiadiazole cephalosporin derivs. were designed and synthesized as potential cephalosporin-based antibacterial agents. The synthesized compds. were evaluated in vitro for antibacterial activity against Gram-positive (S. aureus, S. pneumoniae) and Gram-negative (P. aeruginosa, K. pneumoniae, E. coli) pathogens. Biol. assays demonstrated that all derivs. exhibited broad-spectrum antibacterial efficacy, comparable or outperforming reference drugs in comparative analyses. Notably, the compd. 17i displayed the most potent activity across tested strains. Mol. docking studies revealed that 17i formed stable interactions at both the active site and allosteric pocket of penicillinbinding protein 2a (PBP2a) from methicillin-resistant S. aureus (MRSA, PDB: 3ZG0), suggesting a dual-binding mechanism. Addnl., in silico predictions of pharmacokinetic properties ADMET (absorption, distribution, metabolism, excretion, and toxicity) and mol. characteristics indicated favorable drug-like profiles for selected derivs., highlighting their potential as candidates for further development against multidrug- resistant infections.

Słowa kluczowe

PL

antybiotykooporność; 1,3,4-tiadiazole; cefalosporyna; aktywność przeciwbakteryjna; dokowanie molekularne

EN

antibiotic resistance; 1,3,4-thiadiazole; cephalosporin; antibacterial activity; molecular docking

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przemysł Chemiczny
• Rocznik: 2025
• Tom: T. 104, nr 3
• Strony: 396--406
• Opis fizyczny: Bibliogr. 27 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Jiang Xudong

• Liushi Road No.257, Yufeng District, Liuzhou City 545005, Guangxi, P.R. China

autor

Zhu Chenqi

• Guangxi University of Science and Technology, China

autor

Wen Yu

• Guangxi University of Science and Technology, China

autor

Chen Li

• Guangxi University of Science and Technology, China

autor

Shi Weimin

• Guangxi University of Science and Technology, China

autor

Lu Xiaoling

• Guangxi University of Science and Technology, China

Bibliografia

• [1] J. A. Alara, O. R. Alara, Infectious Disorders-Drug Targets (Formerly Current Drug Targets-Infectious Disorders) 2024, 24, No. 3, 26.
• [2] M. A. Borg, L. Camilleri, Microbial Drug Resistance 2021, 27, No. 7, 889.
• [3] L. H. Otero, A. Rojas-Altuve, L. I. Llarrull et al., Proc. Nat. Acad. Sci. 2013, 110, No. 42, 16808.
• [4] A. A. Abebe, A. G.Birhanu, Infection Drug Resistance 2023, 7662.
• [5] G. P. L. Ynion, C. J. Rosal, A. Zulueta et al., J. Bacteriol. Virol. 2024, 54, No. 1, 12.
• [6] T. Bogdanovich, L. M. Ednie, S. Shapiro et al., Antimicrob. Agents Chemotherapy 2005, 49, No. 10, 4210.
• [7] G. G. Zhanel, G. Sniezek, F. Schweizer et al., Drugs 2009, 69, 809.
• [8] Y. C. Chiang, M. T. Y. Wong, J. W. Essex, Israel J. Chem. 2020, 60, No. 7, 754.
• [9] J. Li, L. Yu, L. L. Xiaoet al., Phosphorus, Sulfur, Silicon Related Elements 2023, 198, No. 9, 770.
• [10] N. Sener, H.A.M. Emsaed et al., J. Mol. Struct. 2018, 1174, 151.
• [11] Z. Wu, J. Shi, J. Chen et al., J. Agricult. Food Chem. 2021, 69, No. 31, 8660.
• [12] J. Chen, C. Yi, S. Wang et al., Bioorg. Med. Chem. Lett. 2019, 29, No. 10, 1203.
• [13] N. Kerru, L. Gummidi, S. V. H. S. Bhaskaruni et al., Monatshefte Chem. Chem. Monthly 2020, 151, 981.
• [14] S. Bhati, J. Mol. Struct. 2024, 138793.
• [15] C. Tang, J. Shao, C. Si et al., Chem. Heterocyclic Comp. 2024, 1.
• [16] H. S. Sayiner, M. I. Yilmazer, A. T. Abdelsalam et al., RSC Adv. 2022, 12, No. 46, 29627.
• [17] W. L. DeLano, W. L. Pymol, CCP4 Newsl. Protein Crystallogr. 2002, 40, No. 1, 82.
• [18] O. Trott, A. J. Olson, J. Comput. Chem. 2010, 31, No. 2, 455.
• [19] S. Salentin, S. Schreiber, V. J. Haupt et al., Nucleic Acids Res. 2015, 43(W1), W443.
• [20] A. Daina, O. Michielin, V. Zoete, Sci. Rep. 2017, 7, No. 1, 42717.
• [21] Y. Myung, A. G. C. de Sá, D. B. Ascher, Nucleic Acids Res. 2024, 52(W1), W469.
• [22] P. Banerjee, E. Kemmler, M. Dunkel et al., Nucleic Acids Res. 2024, 52(W1), W513.
• [23] R. M. Humphries, J. Ambler, S. L. Mitchell et al., J. Clinical Microbiol. 2018, 56, No. 4, e01934.
• [24] A. K. Ghose, V. N. Viswanadhan, J. J. Wendoloski, J. Combinatorial Chem. 1999, 1, No. 1, 55.
• [25] A. Dokoumetzidis, P. Macheras, Int. J. Pharm. 2006, 321, No. 1-2, 1.
• [26] G. L. Biagi, M. C. Guerra, A. M. Barbaro et al., J. Med. Chem. 1970, 13, No. 3, 511.
• [27] R. M. Sweet, L. F. Dahl, J. Am. Chem. Soc. 1970, 92, No. 18, 5489.

Uwagi

1. Oracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr POPUL/SP/0154/2024/02 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki II" - moduł: Popularyzacja nauki (2025).

2. Niniejsze badania były wspierane przez granty z Guangxi Natural Science Foundation Program (nr 2022GXNSFAA035650) oraz Doctoral Foundation of Guangxi University of Science and Technology (nr 20z25).

3. This research was supported by grants from Guangxi Natural Science Foundation Program (No. 2022GXNSFAA035650) and the Doctoral Foundation of Guangxi University of Science and Technology (No. 20z25).