Virtual Screening and Multistage Computational Profiling of Small-Molecule Inhibitors Targeting Clostridioides difficile Toxin B

化学 虚拟筛选 毒素 表面等离子共振 促炎细胞因子 仿形(计算机编程) 小分子 对接(动物) 细胞毒性 计算生物学 圆二色性 毒力因子 结合位点 分子模型 血浆蛋白结合 毒力 蛋白质-蛋白质相互作用 肾毒性 HEK 293细胞 受体 炎症性肠病 生物物理学 细胞生物学 寡肽 结构-活动关系 蛋白质结构 肿瘤坏死因子α 药物发现 分子动力学 分子探针 药理学 趋化因子 高通量筛选 生物化学
作者
Runze Wang,Qiuyu Zhang,Yi Lin,Yangpei Huang,Yuanfei Yang,Chaoying Ni,Chaoqiao Wang,Shuangshuang Wan
出处
期刊:Journal of Medicinal Chemistry [American Chemical Society]
卷期号:68 (19): 20389-20409 被引量:1
标识
DOI:10.1021/acs.jmedchem.5c01483
摘要

infection (CDI), a leading cause of antibiotic-associated diarrhea, is driven by the virulence factor toxin B (TcdB), whose receptor-binding interfaces (RBIs) exhibit evolutionary divergence into α and β subtypes with distinct host-receptor specificities. Leveraging this insight, we developed a multistage computational pipeline to repurpose FDA-approved drugs as pan-RBI, pan-subtype TcdB inhibitors. Virtual screening of 10,027 compounds against AlphaFold3-predicted TcdB1-8 structures, integrated with molecular docking (AutoDock Vina/LeDock), MM/GBSA binding free energy calculations, and molecular dynamics simulations, prioritized three candidates. Dirlotapide (DB11399) emerged as the lead compound, demonstrating high-affinity binding to TcdB2 via surface plasmon resonance (SPR) and triggering partial unfolding of its α-helical structure as measured by circular dichroism (CD). In vitro, Dirlotapide rescued Caco-2 cells from cytotoxicity induced by all four major TcdB subtypes. Following rectal administration in mice, it protected against TcdB2-induced colonic damage, restored epithelial integrity, and significantly reduced proinflammatory cytokines (IL-6, TNF-α). Validation of gut-restricted pharmacokinetics, intestinal permeability, CYP450 interactions, and low nephrotoxicity supports its translational potential. Dirlotapide represents a rapidly repositionable anti-TcdB agent that neutralizes clinically relevant subtypes through dual RBI blockade.
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