Biological activity, DNA/BSA interaction and computational insights into a tetrazole-based compound as a potential antimicrobial agent.

چکیده اصلی

A 1,2,5-tetrazole derivative (DTE) was synthesized via a ZnSO4-catalyzed [3 + 2] cycloaddition reaction between succinonitrile and sodium azide, and its structure was confirmed through experimental and theoretical approaches. The compound exhibited favorable biocompatibility in HUVEC cells, with half-maximal inhibitory concentration (IC50) values of 764.2 and 567.9 µg/mL after 24 and 48 h, respectively, indicating relatively low cytotoxicity. In vitro antibacterial assays showed moderate activity against both Escherichia coli and Staphylococcus aureus, with minimum inhibitory concentration (MIC) values of 1.5 mg/mL and minimum bactericidal concentration (MBC) values of 2.0 and 2.5 mg/mL, respectively. Fluorescence spectroscopy indicated that DTE interacts with calf thymus DNA (CT-DNA) with a more favorable binding free energy (ΔG° = - 7.94 kcal/mol) than with bovine serum albumin (BSA; ΔG° = - 6.09 kcal/mol), suggesting a stronger interaction with DNA. Computational analyses indicated that DTE is a chemically stable yet strongly electrophilic molecule (ω = 3.30 eV), with negative electrostatic potential localized on tetrazole nitrogen atoms, which likely act as key interaction sites. Absorption, distribution, metabolism, excretion, and toxicity (ADME-Tox) predictions suggested compliance with Lipinski's rule of five, absence of predicted mutagenic or tumorigenic risks, and overall acceptable drug-likeness and safety profile. In addition, molecular docking was employed to explore the potential binding sites and interactions of DTE with the macromolecular targets. Therefore, the integrated experimental and theoretical results suggest that DTE interacts primarily with DNA and may serve as a useful scaffold for further development of antimicrobial agents.

ترجمه فارسی چکیده

یک مشتق ۱،۲،۵-تترازول (DTE) با استفاده از واکنش سیکل‌افزایی [۳+۲] بین سیکلوبوتان‌تریترونitril و سدیم آزید و به کمک کاتالیزور ZnSO4 سنتز شد و ساختار آن با رویکردهای تجربی و نظری تایید شد. این ترکیب در سلول‌های HUVEC، پایداری بیولوژیک مطلوبی نشان داد که با مقادیر غلظت مهار نیمی (IC50) برابر با ۷۶۴.۲ و ۵۶۷.۹ میکروگرم بر میلی‌لیتر پس از ۲۴ و ۴۸ ساعت به ترتیب، نشان‌دهنده سمیتی نسبتاً پایین است. آزمون‌های آنتی‌باکتریال در vitro فعالیت متوسطی علیه هر دو E. coli و S. aureus نشان داد که مقادیر غلظت مهار حداقل (MIC) و غلظت کشنده حداقل (MBC) به ترتیب ۱.۵ و ۲.۰ و ۲.۵ میلی‌گرم بر میلی‌لیتر بودند. طیف‌سنجی فلوئورسانس نشان داد که DTE با DNA کبد گاوی (CT-DNA) با انرژی آزاد پیوندی مطلوب‌تر (ΔG° = - 7.94 کیلوکالری بر مول) نسبت به آلبومین سرم گاوی (BSA؛ ΔG° = - 6.09 کیلوکالری بر مول) تعامل دارد که نشان‌دهنده تعامل قوی‌تر با DNA است. تحلیل‌های محاسباتی نشان داد که DTE یک مولکول پایدار شیمیایی اما الکتروفیلیک قوی (ω = 3.30 الکتروون‌ولت) است که پتانسیل الکترواستاتیک منفی در اتم‌های نیتروژن تترازول متمرکز شده است که احتمالاً نقاط تعامل کلیدی هستند. پیش‌بینی‌های جذب، توزیع، متابولیسم، دفع و سمیت (ADME-Tox) همسویی با قانون پنج لیپینسکی، نبود ریسک جهش‌زا یا سرطان‌زا پیش‌بینی شده و پروفایل کلی قابل قبول دارویی و ایمنی را نشان داد. علاوه بر این، هندسه‌سازی مولکولی برای بررسی نقاط پیوند بالقوه و تعاملات DTE با اهداف ماکرومولکولی استفاده شد. بنابراین، نتایج تجربی و نظری یکپارچه نشان می‌دهند که DTE عمدتاً با DNA تعامل دارد و می‌تواند به عنوان یک اسکلت Useful برای توسعه بیشتر عوامل ضد میکروبی مورد استفاده قرار گیرد.

متن کامل اصلی