نئے تھیوفین-آئسوکوئنولائن کیٹون ہائبرڈز اور ان کے ممکنہ کیڑے مار ادویات کی ترکیب کی کمپیوٹر ماڈلنگ کیولیکس پیپینز پیلنس لاروا کے کنٹرول کے لیے۔

       مچھروں سے پھیلنے والی بیماریاں صحت عامہ کا عالمی مسئلہ بنی ہوئی ہیں۔. روایتی کیڑے مار ادویات کے خلاف بیماری کے ویکٹر، جیسے Culex pipiens pallens کی بڑھتی ہوئی مزاحمت اس مسئلے کو مزید بڑھا دیتی ہے۔ اس مطالعہ میں، ناول تھیوفین-آسوکینولینون ہائبرڈز کی ایک سیریز کو ڈیزائن، ترکیب، اور ممکنہ لاروا کشوں کے طور پر جانچا گیا۔ ترکیب شدہ مرکبات میں سے، مشتق 5f، 6، اور 7 نے بالترتیب 0.3، 0.1، اور 1.85 μg/mL کی LC₅₀ قدروں کے ساتھ Culex pipiens pallens لاروا کے خلاف اہم لاروا کش سرگرمی کا مظاہرہ کیا۔ خاص طور پر، تمام بارہ تھیوفین-آسوکوئنولنون مشتق نے حوالہ آرگنفاسفیٹ کیڑے مار دوا کلورپائریفوس (LC₅₀ = 293.8 μg/mL) کے مقابلے میں نمایاں طور پر زیادہ زہریلے پن کا مظاہرہ کیا، جو ان مرکبات کے اعلیٰ زہریلے ہونے کی تصدیق کرتے ہیں۔ دلچسپ بات یہ ہے کہ مصنوعی انٹرمیڈیٹ 1a (ایک تھیوفین سیمیسٹر) نے سب سے زیادہ طاقت (LC₅₀ = 0.004 μg/mL) کی نمائش کی، اور اگرچہ ابھی تک مکمل طور پر بہتر نہیں ہوا، اس کی طاقت اب بھی تمام حتمی مشتقات سے زیادہ ہے۔ میکانکی حیاتیاتی مطالعہ نے مضبوط نیوروٹوکسائٹی علامات کا انکشاف کیا، جو کولینجک فنکشن کی خرابی کا مشورہ دیتے ہیں۔ مالیکیولر ڈاکنگ اور مالیکیولر ڈائنامکس سمیولیشنز نے اس مشاہدے کی تصدیق کی، جس میں ایسیٹیلکولینسٹیریز (AChE) اور نیکوٹینک ایسٹیلکولین ریسیپٹر (nAChR) کے ساتھ مضبوط مخصوص تعاملات کو ظاہر کیا گیا، جو کہ ممکنہ دوہری کارروائی کے طریقہ کار کی تجویز کرتا ہے۔ کثافت فنکشنل تھیوری (DFT) کیلکولیشنز نے فعال مرکبات کی سازگار الیکٹرانک خصوصیات اور رد عمل کی مزید تصدیق کی۔ مرکبات کی اس سیریز کی ساختی تنوع اور مستقل طور پر اعلی طاقت کراس ریزسٹنس کے خطرے کو کم کر سکتی ہے اور کمپاؤنڈ گردش یا امتزاج کے ذریعے مزاحمتی انتظام کی حکمت عملیوں کو آسان بنا سکتی ہے۔ مجموعی طور پر، یہ نتائج بتاتے ہیں کہ تھیوفین-آئسوکینولینون ہائبرڈز اگلی نسل کے لاروا کشوں کی نشوونما کے لیے ایک امید افزا آپشن ہیں جو کیڑوں کے ویکٹروں کے نیورو فزیولوجیکل راستوں کو نشانہ بناتے ہیں۔
مچھر متعدی بیماریوں کے سب سے مؤثر ویکٹروں میں سے ہیں، جو خطرناک جراثیم کی ایک وسیع رینج کو پھیلاتے ہیں اور عالمی صحت عامہ کے لیے ایک اہم خطرہ ہیں۔ Culex pipiens، Aedes aegypti، اور Anopheles gambiae جیسی نسلیں خاص طور پر وائرس، بیکٹیریا اور پرجیویوں کو منتقل کرنے کے لیے جانی جاتی ہیں، جس سے سالانہ لاکھوں انفیکشن اور متعدد اموات ہوتی ہیں۔ مثال کے طور پر، Culex pipiens arboviruses کا ایک بڑا ویکٹر ہے جیسے ویسٹ نیل وائرس اور سینٹ لوئس انسیفلائٹس وائرس، نیز پرجیوی بیماریوں جیسے کہ ایویئن ملیریا۔ حالیہ تحقیق سے یہ بھی ثابت ہوا ہے کہ Culex pipiens نقصان دہ بیکٹیریا جیسے Bacillus cereus اور Staphylococcus warwickii کے ویکٹر اور ٹرانسمیشن میں اہم کردار ادا کرتے ہیں، جو خوراک کو آلودہ کرتے ہیں اور صحت عامہ کے مسائل کو بڑھاتے ہیں۔ مچھروں کو کنٹرول کرنے کے طریقوں کی اعلی موافقت، زندہ رہنے کی صلاحیت اور مزاحمت ان کو کنٹرول کرنے میں مشکل اور مستقل خطرہ بناتی ہے۔
کیمیکل کیڑے مار ادویات مچھروں پر قابو پانے کا ایک اہم ذریعہ ہیں، خاص طور پر مچھروں سے پھیلنے والی بیماری کے پھیلاؤ کے دوران۔ کیڑے مار ادویات کی مختلف قسمیں، بشمول پائریٹروائڈز، آرگن فاسفیٹس، اور کاربامیٹس، مچھروں کی آبادی اور بیماری کی منتقلی کو کم کرنے کے لیے بڑے پیمانے پر استعمال ہوتے ہیں۔ تاہم، ان کیمیکلز کے وسیع پیمانے پر اور طویل مدتی استعمال نے ماحولیاتی اور صحت عامہ کے سنگین خدشات کو جنم دیا ہے، بشمول ماحولیاتی نظام میں خلل، غیر ہدف والی نسلوں پر نقصان دہ اثرات، اور مچھروں کی آبادی میں کیڑے مار دوا کے خلاف مزاحمت کی تیز رفتار نشوونما۔^{11،12،13،14}یہ مزاحمت بہت سے روایتی کیڑے مار ادویات کی تاثیر کو نمایاں طور پر کم کر دیتی ہے، جو ان ابھرتے ہوئے خطرات کا مؤثر طریقے سے مقابلہ کرنے کے لیے کارروائی کے نئے میکانزم کے ساتھ جدید کیمیائی حل کی فوری ضرورت کو اجاگر کرتی ہے۔^{11،12،13،14}ان سنگین چیلنجوں سے نمٹنے کے لیے، محققین متبادل حکمت عملیوں جیسے بائیو کنٹرول، جینیاتی انجینئرنگ، اور مربوط ویکٹر مینجمنٹ (IVM) کی طرف رجوع کر رہے ہیں۔ یہ طریقے پائیدار، طویل مدتی مچھروں پر قابو پانے کے وعدے کو ظاہر کرتے ہیں۔ تاہم، وبائی امراض اور ہنگامی حالات کے دوران، تیز رفتار ردعمل کے لیے کیمیائی طریقے اہم رہتے ہیں۔
Isoquinoline alkaloids اہم نائٹروجن پر مشتمل heterocyclic مرکبات ہیں جو پودوں کی بادشاہی میں وسیع پیمانے پر تقسیم کیے جاتے ہیں، بشمول Amaryllidaceae، Rubiaceae، Magnoliaceae، Papaveraceae، Berberidaceae، اور Menispermaceae۔ سرگرمیاں اور ساختی خصوصیات، بشمول کیڑے مار، اینٹی ذیابیطس، اینٹی ٹیومر، اینٹی فنگل، اینٹی سوزش، اینٹی بیکٹیریل، اینٹی پیراسٹک، اینٹی آکسیڈینٹ، اینٹی وائرل، اور نیورو پروٹیکٹو اثرات۔
اس مطالعے میں، تمام مرکبات کے لیے χ² قدریں اہم حد سے نیچے تھیں، اور p کی قدریں 0.05 سے اوپر تھیں۔ یہ نتائج LC₅₀ تخمینوں کی وشوسنییتا کی تصدیق کرتے ہیں اور یہ ظاہر کرتے ہیں کہ امکانی رجعت مشاہدہ شدہ خوراک کے ردعمل کے تعلق کو مؤثر طریقے سے بیان کر سکتی ہے۔ لہٰذا، LC₅₀ اقدار اور زہریلے اشارے (TIs) سب سے زیادہ فعال مرکب (1a) کی بنیاد پر شمار کیے گئے زہریلے اثرات کا موازنہ کرنے کے لیے انتہائی قابل اعتماد اور موزوں ہیں۔
دو کلیدی مچھر نیورونل اہداف کے ساتھ 12 نئے ترکیب شدہ thiophene-isoquinolinone مشتقات اور ان کے پیش خیمہ 1a کے تعاملات کا جائزہ لینے کے لیے - ایسیٹیلکولینسٹیریز (AChE) اور نیکوٹینک ایسٹیلکولین ریسیپٹر (nAChR) - ہم نے مولیکولر ماڈلنگ کی۔ ان اہداف کا انتخاب لاروا ڈیتھ اسسیس میں مشاہدہ کیے گئے نیوروٹوکسک علامات کی بنیاد پر کیا گیا تھا، جو کہ نیورونل سگنلنگ کی خرابی کی نشاندہی کرتے ہیں۔ مزید برآں، ان مرکبات کی organophosphates اور neonicotinoids سے ساختی مماثلت ان اہداف کے ترجیحی انتخاب کی مزید حمایت کرتی ہے، کیونکہ organophosphates اور neonicotinoids بالترتیب ACHE کو روک کر اور nAChR کو چالو کرکے اپنے زہریلے اثرات مرتب کرتے ہیں۔
مزید برآں، کئی مرکبات (بشمول 1a، 2، 5a، 5b، 5e، 5f، اور 7) SER280 کے ساتھ تعامل کرتے ہیں۔ SER280 کی باقیات کرسٹل ڈھانچے کی تشکیل میں شامل ہیں اور BT7 کی دوبارہ تیار کردہ شکل میں محفوظ ہیں۔ تعامل کے طریقوں کا یہ تنوع فعال سائٹ میں ان مرکبات کی موافقت کو نمایاں کرتا ہے، SER280 اور GLU359 کے ساتھ ممکنہ طور پر ڈاکنگ حالات میں انکولی اینکر سائٹس کے طور پر کام کر رہے ہیں۔ مصنوعی مشتقات اور کلیدی باقیات جیسے GLU359 اور SER280، جو کہ انسانی acetylcholinesterase (AChE) میں معروف SER-HIS-GLU کیٹلیٹک ٹرائیڈ کے اجزاء ہیں، کے درمیان متواتر تعاملات اس مفروضے کی مزید تائید کرتے ہیں کہ یہ مرکبات AChybin کی سائٹ پر اہم روک تھام کے اثرات مرتب کر سکتے ہیں۔^29,61,64
خاص طور پر، کمپاؤنڈ 6 اور اس کا پیش خیمہ 1a نے بائیوسے میں لاروا کے خلاف سب سے زیادہ طاقتور سرگرمی کا مظاہرہ کیا، سیریز میں مرکبات میں سب سے کم LC₅₀ اقدار کو ظاہر کیا۔ سالماتی سطح پر، کمپاؤنڈ 6 GLU359 سائٹ پر کلورپائریفوس کے ساتھ ایک اہم تعامل کی نمائش کرتا ہے، جب کہ کمپاؤنڈ 1a ہائیڈروجن بانڈ کے ذریعے SER280 پر دوبارہ ڈوپڈ BT7 کے ساتھ اوورلیپ ہوتا ہے۔ GLU359 اور SER280 دونوں BT7 کی اصل کرسٹالوگرافک بائنڈنگ کنفارمیشن میں موجود ہیں اور acetylcholinesterase (SER–HIS–GLU) کے محفوظ کیٹلیٹک ٹرپلٹ کے اجزاء ہیں، جو مرکبات کی روک تھام کی سرگرمی کو برقرار رکھنے میں ان تعاملات کی عملی اہمیت کو اجاگر کرتے ہیں۔
BT7 مشتقات (بشمول مقامی اور دوبارہ تشکیل شدہ BT7) اور کلورپائریفوس کے درمیان بائنڈنگ سائٹس میں مشاہدہ کی گئی مماثلت، خاص طور پر اتپریرک سرگرمی کے لیے اہم اوشیشوں پر، ان مرکبات کے درمیان روکنے کا ایک مشترکہ طریقہ کار مضبوطی سے تجویز کرتی ہے۔ مجموعی طور پر، یہ نتائج thiophene-isoquinolinone derivatives کے محفوظ اور حیاتیاتی لحاظ سے متعلقہ تعاملات کی وجہ سے انتہائی طاقتور acetylcholinesterase inhibitors کی نمایاں صلاحیت کی تصدیق کرتے ہیں۔
مالیکیولر ڈاکنگ کے نتائج اور لاروا بائیوسے کے نتائج کے درمیان ایک مضبوط تعلق مزید تصدیق کرتا ہے کہ ایسیٹیلکولینسٹیریز (AChE) اور نیکوٹینک ایسٹیلکولین ریسیپٹر (nAChR) ترکیب شدہ تھیوفین-آئسوکوئنولنون مشتق کے بنیادی نیوروٹوکسک اہداف ہیں۔ اگرچہ ڈاکنگ کے نتائج رسیپٹر-لیگینڈ وابستگی کے بارے میں اہم معلومات فراہم کرتے ہیں، یہ تسلیم کیا جانا چاہیے کہ صرف پابند توانائی ہی ویوو میں کیڑے مار دوا کی افادیت کی مکمل وضاحت کے لیے ناکافی ہے۔ اسی طرح کی ڈاکنگ خصوصیات والے مرکبات کے درمیان LC₅₀ اقدار میں فرق میٹابولک استحکام، جذب، حیاتیاتی دستیابی، اور کیڑوں میں تقسیم جیسے عوامل کی وجہ سے ہو سکتا ہے۔^,⁶⁴تاہم، عقلی ساختی ڈیزائن، کمپیوٹر سمولیشن کے ذریعے تیار کردہ اعلی رسیپٹر وابستگی، اور قوی حیاتیاتی سرگرمی اس نظریے کی بھرپور حمایت کرتی ہے کہ ACHE اور nAChRs مشاہدہ شدہ نیوروٹوکسائٹی کے اہم ثالث ہیں۔
آخر میں، ترکیب شدہ thiophene-isoquinolinone ہائبرڈز کلیدی ساختی اور فعال عناصر کے حامل ہیں جو معروف نیورو ایکٹیو کیڑے مار ادویات کے ساتھ بڑی حد تک مطابقت رکھتے ہیں۔ تکمیلی تعامل کے طریقہ کار کے ذریعے acetylcholinesterase (AChE) اور نیکوٹینک ایسٹیلکولین ریسیپٹرز (nAChRs) کو مؤثر طریقے سے باندھنے کی ان کی صلاحیت دوہری ہدف والے کیڑے مار ادویات کے طور پر ان کی صلاحیت کو نمایاں کرتی ہے۔ یہ دوہرا طریقہ کار نہ صرف کیڑے مار دوا کی افادیت کو بڑھاتا ہے بلکہ موجودہ مزاحمتی میکانزم پر قابو پانے کے لیے ایک امید افزا حکمت عملی بھی فراہم کرتا ہے، جو ان مرکبات کو اگلی نسل کے مچھروں پر قابو پانے کے ایجنٹوں کی ترقی کے لیے امید افزا امیدوار بناتا ہے۔
مالیکیولر ڈائنامکس (MD) سمولیشنز مالیکیولر ڈاکنگ کے نتائج کی توثیق اور توسیع کے لیے استعمال کیے جاتے ہیں، جو جسمانی طور پر حقیقت پسندانہ حالات کے تحت لیگینڈ ٹارگٹ تعاملات کا زیادہ حقیقت پسندانہ اور وقت پر منحصر تشخیص فراہم کرتے ہیں۔ اگرچہ مالیکیولر ڈاکنگ ممکنہ بائنڈنگ پوزیشنز اور وابستگیوں کے بارے میں قیمتی ابتدائی معلومات فراہم کر سکتی ہے، لیکن یہ ایک جامد ماڈل ہے اور یہ ریسیپٹر لچک، سالوینٹ ڈائنامکس، یا سالماتی تعاملات میں وقتی اتار چڑھاو کا حساب نہیں دے سکتا۔ لہذا، ایم ڈی سمولیشن پیچیدہ استحکام، تعامل کی مضبوطی، اور وقت کے ساتھ ساتھ لیگنڈز اور پروٹین میں تبدیلیوں کا اندازہ لگانے کے لیے ایک اہم تکمیلی طریقہ ہے۔^60,62,71
نیکوٹینک ایسٹیلکولین ریسیپٹر (nAChR) کے مقابلے میں ان کی اعلیٰ پابند خصوصیات کی بنیاد پر acetylcholinesterase (AChE) کی بنیاد پر، ہم نے پیرنٹ مالیکیول 1a (سب سے کم LC₅₀ قدر کے ساتھ) اور سب سے زیادہ فعال thiophene-isoquinoline کمپاؤنڈ 6 کا انتخاب کیا۔ مقصد یہ جانچنا تھا کہ آیا ACHE ایکٹو سائٹ میں ان کی بائنڈنگ کنفارمیشن 100 ns تخروپن سے زیادہ مستحکم ہے اور ان کے پابند رویے کا موازنہ chlorpyrifos اور rebound cocrystallized AChE inhibitor BT7 کے ساتھ کرنا تھا۔
مجموعی پیچیدہ استحکام کا اندازہ کرنے کے لیے مالیکیولر ڈائنامکس سمولیشنز میں جڑ کا مطلب مربع انحراف (RMSD) شامل ہے۔ اوشیشوں کی لچک کا مطالعہ کرنے کے لیے روٹ کا مطلب مربع انحراف کا اتار چڑھاؤ (RMSF)؛ اور ہائیڈروجن بانڈز، ہائیڈروفوبک رابطوں، اور آئنک تعاملات (ضمنی ڈیٹا) کے استحکام کا تعین کرنے کے لیے ligand-قبول کرنے والے تعامل کا تجزیہ۔ اگرچہ تمام ligands کے لیے RMSD اور RMSF قدریں ایک مستحکم رینج کے اندر رہیں، جو کہ ACHE-ligand کمپلیکس (شکل 12) میں کوئی اہم تبدیلی کی نشاندہی نہیں کرتی ہیں، لیکن یہ پیرامیٹرز ہی مرکبات کے درمیان بائنڈنگ ماس میں فرق کو مکمل طور پر بیان کرنے کے لیے ناکافی ہیں۔