Pharmacophore Fragment-Based Prediction and Gas-Phase ab Initio Optimization of Carvedilol Conformations
Notice bibliographique
Résumé
This current communication gives the results of a novel computational molecular method of selecting, from a vast number of possible conformations, the dominant low-energy states of a large molecule by dividing it into separately analyzable structure−activity fragments. Carvedilol is a cardiovascular drug of proven efficacy with multiple molecular targets: it acts as a nonselective β-adrenoceptor (β 1 and β 2 ) and selective α 1 -adrenoceptor antagonist, an antioxidant able to reduce reactive oxygen species (ROS)-mediated oxidative stress, a beneficial modulator of cardiac electrophysiological properties (K + and Ca 2+ ion channels), a multifaceted cardioprotector, and novel antifibrillar agent able to inhibit amyloid-beta (Aβ) fibril formation. Given carvedilol's varied pharmacodynamic profiles, and the fact that a thorough analysis of its potential energy hypersurface (PEHS) has not yet been performed, an original molecular fragmentation method was developed to reveal carvedilol's low-energy states, to divulge their relevance to its biological activity. Multidimensional conformational analysis (MDCA) leads to a total of 177 147 (3 11 ) conformational possibilities, whereas fragmentation studies predict 240 gas-phase conformations. Structural predictions were tested on protonated R -carvedilol with gas-phase molecular orbital (MO) computations of PEHS minima at the restricted Hartree−Fock (RHF) (RHF/3-21G) level of theory, using the Gaussian 98 software program. Computation of the 240 predicted (input) carvedilol conformations revealed 121 converged (i.e., fully optimized) structures, of which nine possessed a conformer relative energy of <4 kcal/mol. Seven of these nine conformers possess a unique “tetra-centric” (four-centered) spiro-type structure that is composed of two rings (six- and eight-membered) enclosed by two O···H−N hydrogen bonds (H-bonds) that are connected via the protonated N atom in the side chain of carvedilol; this conformation is largely determined by the carbazole-containing pharmacophore (Fragment A) of carvedilol. In regard to the utility of the rational molecular fragmentation method used to predict and optimize the carvedilol structures, it is determined that 8 of the 11 torsional angles were accurately predicted (72.7%), according to torsional angle conformation distribution. The strength of this fragmentation method relies on full MDCA optimization of the individual fragments, which are then used to predict the carvedilol conformations. As such, the predicted inputs possess an inherent degree of energy minimization and, thus, are able to provide a better hypothesis of relevant sections of the carvedilol surface versus a random sampling of the PEHS. The elucidation of carvedilol's conformational identity greatly aids the full molecular understanding of carvedilol's adrenoceptor binding structure and carvedilol's involvement, at the molecular level, in ameliorating pathological states such as oxidative stress and Alzheimer's disease.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,003 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».