New flavone-based arylamides as potential V600E-BRAF inhibitors: Molecular docking, DFT, and pharmacokinetic properties

J Taibah Univ Med Sci. 2023 Mar 2;18(5):1000-1010. doi: 10.1016/j.jtumed.2023.02.010. eCollection 2023 Oct.

Abstract

Objectives: The V600E-BRAF protein kinase is an attractive and essential therapeutic target in melanoma and other tumors. However, because of its resistance to the known inhibitors and side effects of some identified inhibitors, new potent inhibitors need to be identified.

Methods: In the present work, in silico strategies such as the molecular docking simulation, DFT (Density-Functional-Theory) computations, and pharmacokinetic evaluation were used to determine potential V600E-BRAF inhibitors from a set of 31 synthesized novel flavone-based arylamides.

Results: The docking result demonstrated that four compounds (10, 11, 28, and 31) had acceptable docking scores (MolDock score of -167.523 kcal mol-1, -158.168 kcal mol-1, -160.581 kcal mol-1,-162.302 kcal mol-1, and a Rerank score of -124.365, -129.365, -135.878 and -117.081, respectively) appeared as most active and potent V600E-BRAF inhibitors that topped vemurafenib (-158.139 and -118.607 kcal mol-1). The appearance of H-bonds and hydrophobic interactions with essential residues for V600E-BRAF proved the high stability of these complexes. The energy for the frontier molecular orbitals such as HOMO, LUMO, energy gap, and other reactivity parameters was computed using DFT. The frontier molecular-orbital surfaces and electrostatic potentials (EPs) were investigated to demonstrate the charge-density distributions that might be linked to anticancer activity. Similarly, the chosen compounds revealed superior pharmacological properties according to the drug-likeness rules (bioavailability) and pharmacokinetic properties.

Conclusion: The chosen compounds were recognized as potent V600E-BRAF inhibitors with superior pharmacokinetic properties and could be promising cancer drug candidates.

أهداف البحث: يعتبر بروتين كيناز "ب.ر.أ.ف.في-600إي" هدفا علاجيا جذابا وأساسيا في علاج سرطان الجلد وأنواع أخرى من الأورام. ومع ذلك، فإن مقاومته للمثبطات والآثار الجانبية المعروفة لبعض المثبطات المحددة تستلزم التحقيق في مثبطات جديدة وفعالة.

طريقة البحث: في العمل الحالي، تم استخدام استراتيجيات المحاكاة بالكمبيوتر مثل محاكاة الالتحام الجزيئي وحسابات نظرية الكثافة الوظيفية وتقييم الحرائك الدوائية، لتحديد مثبطات "ب.ر.أ.ف.في-600إي" المحتملة من مجموعة من 31 أريلاميدا جديدا مركبا قائما على الفلافون.

النتائج: أظهرت نتيجة الالتحام أن أربعة مركبات (10 ، 11 ، 28 ، 31) لديها درجات مقبولة. ظهرت النتيجة (-124.365 و -129.365 و -135.878 و -117.081 على التوالي) كأكثر مثبطات "ب.ر.أ.ف.في-600إي" نشاطا وفعالية والتي تصدرت فيميورافينيب. أثبت ظهور روابط الهيدروجين والتفاعلات الكارهة للماء مع المخلفات الأساسية لـ "ب.ر.أ.ف.في-600إي" الاستقرار العالي لهذه المجمعات. تم حساب الطاقة للمدارات الجزيئية الحدودية مثل أعلى مدار جزيئي مشغول وأدنى مدار جزيئي غير مشغول وفجوة الطاقة ومعلمات التفاعل الأخرى باستخدام نظرية الكثافة الوظيفية. تم فحص الأسطح المدارية الجزيئية الحدودية والإمكانات الكهروستاتيكية لإثبات توزيعات كثافة الشحنة التي قد تكون مرتبطة بالنشاط المضاد للسرطان. وبالمثل، كشفت المركبات المختارة عن خصائص دوائية فائقة وفقا لقواعد التشابه الدوائي (التوافر البيولوجي) وخصائص الحرائك الدوائية.

الاستنتاجات: وبالتالي، تم التعرف على المركبات المختارة كمرشحات قوية لـ "ب.ر.أ.ف.في-600إي" بخصائص حركية دوائية فائقة، ويمكن اقتراحها كعقاقير مرشحة واعدة للسرطان.

Keywords: ADMET; Arylamide; DFT; Docking; Drug-likeness; V600E-BRAF.