Searching for AChE inhibitors from natural compounds by using machine learning and atomistic simulations

We are happy to announce that Dr. Trung Hai Nguyen and colleagues recently published their work entitled "Searching for AChE inhibitors from natural compounds by using machine learning and atomistic simulations" on the Journal of Molecular Graphics and Modelling (Elservier).

Abstract

Acetylcholinesterase (AChE) is one of the most important drug targets for Alzheimer's disease treatment. In this work, a combined approach involving machine-learning (ML) model and atomistic simulations was established to predict the ligand-binding affinity to AChE of the natural compounds from VIETHERB database. The trained ML model was first utilized to rapidly and accurately screen the natural compound database for potential AChE inhibitors. Atomistic simulations including molecular docking and steered-molecular dynamics simulations were then used to confirm the ML outcome. Good agreement between ML and atomistic simulations was observed. Twenty compounds were suggested to be able to inhibit AChE. Especially, four of them including geranylgeranyl diphosphate, 2-phosphoglyceric acid, and 2-carboxy-d-arabinitol 1-phosphate, and farnesyl diphosphate are highly potent inhibitors with sub-nanomolar affinities.

Tóm tắt

Acetylcholinesterase (AChE) là một trong những mục tiêu thuốc quan trọng nhất để điều trị bệnh Alzheimer. Trong công trình này, một cách tiếp cận kết hợp liên quan đến mô hình học máy (ML) và mô phỏng nguyên tử đã được thiết lập để dự đoán ái lực liên kết phối tử (từ các hợp chất tự nhiên) với AChE. Mô hình ML được sử dụng để sàng lọc nhanh chóng và chính xác cơ sở dữ liệu hợp chất tự nhiên để tìm các chất ức chế AChE tiềm năng. Sau đó, các mô phỏng nguyên tử bao gồm các mô phỏng docking phân tử và mô phỏng động lực học phân tử có hướng (SMD) được sử dụng để đối chiếu kết quả ML. Sự thống nhất tốt giữa ML và mô phỏng nguyên tử đã được quan sát. Hai mươi hợp chất được cho là có thể ức chế AChE. Đặc biệt, bốn trong số chúng bao gồm geranylgeranyl diphosphat, 2-phosphoglyceric acid, và 2-carboxy-d-arabinitol 1-phosphate, và farnesyl diphosphat là những chất ức chế mạnh với các ái lực dưới nanomol.