Bioaktive forbindelser afledt af Ganoderma lucidum udviser anti-SARS-CoV-2 aktivitet

Bioaktive forbindelser afledt af Ganoderma lucidum udviser anti-SARS-CoV-2 aktivitet

Forskere har identificeret lucidensyre A, en af ​​de bioaktive forbindelser af Ganoderma lucidum, som en potentiel hæmmer af værtscelleindtrængning af alvorligt akut respiratorisk syndrom coronavirus 2 (SARS-CoV-2). Undersøgelsen blev for nylig offentliggjort i tidsskriftet Fødevarer og kemisk toksikologi.

Undersøgelse: Lucidensyre A hæmmer bindingen af ​​hACE2-receptoren til spikeproteinet for at forhindre SARS-CoV-2-invasion. Fotokredit: Sritakoset / Shutterstock

baggrund

Traditionelle kinesiske lægeplanter er rige kilder til mange bioaktive forbindelser, der udviser anti-inflammatoriske, antivirale, antioxidante og anticancer effekter. Hvad angår antiviral effektivitet, har bioaktive forbindelser isoleret fra omkring 30 medicinske planter vist sig at hæmme coronavirus-infektion gennem forskellige mekanismer.

Bioaktive svampeforbindelser, herunder polysaccharider, terpener og cordycepin, har vist antiviral aktivitet mod coronavirus ved at modulere immunrespons og proteaseaktivitet.

Ganoderma lucidum er en almindelig kinesisk medicinsk svamp fra familien Polyporaceae. Bioaktive forbindelser isoleret fra denne svamp har vist kraftige immunforstærkende og antivirale aktiviteter.

I den aktuelle undersøgelse undersøgte forskere, om Ganoderma lucidum kan forhindre SARS-CoV-2 i at trænge ind i værtsceller ved at hæmme interaktionen mellem viralt spikeprotein og værtscellereceptor angiotensin-konverterende enzym 2 (ACE2).

Screening af bioaktive forbindelser fra Ganoderma lucidum

Den indledende screening af Ganoderma lucidum resulterede i identifikation af 54 bioaktive forbindelser og 574 antivirale målproteiner. Ved at sammenligne disse mål med SARS-CoV-2-specifikke mål blev 80 anti-SARS-CoV-2 mål fra Ganoderma lucidum identificeret.

En netværksmodel af potentielle antivirale målgener af Ganoderma lucidum blev konstrueret, som omfattede målene relateret til inflammation, infektion, cancer og andre signalveje. Baseret på aktiviteterne fra identificerede mål, formodede forskere, at de bioaktive forbindelser kunne bruges til at behandle SARS-CoV-2-infektioner.

Mål-forbindelse netværksanalyse afslørede, at hver Ganoderma lucidum antiviral forbindelse kan virke på flere mål. Specifikt blev 54 identificerede forbindelser fundet at interagere med 80 SARS-CoV-2-relaterede mål. Desuden blev disse mål fundet at være forbundet med 20 forskellige signalveje. De fleste af disse veje var antivirale og antiinflammatoriske veje.

Dynamik af interaktioner af bioaktive forbindelser

Interaktionsmønsteret for de identificerede forbindelser blev bestemt ved at koble separat til humant ACE2, vildtype spike-humant ACE2-kompleks og omicron spike-humant ACE2-kompleks. Dette førte til identifikation af lucidensyre A, som viste stærk bindingsaffinitet for alle målreceptorer.

Lucidensyre A viste sig at interagere med humant ACE2 ved at danne en hydrogenbinding, som efterfølgende forhindrer interaktionen mellem viralt spikeprotein og ACE2. Samlet set tyder disse observationer på, at lucidensyre A kraftigt kan hæmme indtrængen af ​​vildtype SARS-CoV-2 og dens varianter i værtscellen.

Antiviral aktivitet af lucidensyre A

Resultaterne af simulering af molekylær dynamik viste, at lucidensyre A gør spike-ACE2-komplekset ustabilt. Dette fremhæver yderligere lucidensyre A's evne til at forhindre spike-ACE2-interaktionen.

Yderligere analyse viste, at lucidensyre A hæmmer bindingsaktiviteten af ​​ACE2 selv ved lave mikromolære koncentrationer. Dette kan være den primære virkemåde for lucidensyre A for at forhindre SARS-CoV-2 i at trænge ind i værtsceller.

Studiens betydning

Studiet udfører en storstilet screening af bioaktive forbindelser fra Ganoderma lucidum for at identificere potentielle antivirale midler mod SARS-CoV-2. De fleste af de identificerede forbindelser er triterpener og steroler, som udviser antivirale og anti-inflammatoriske virkninger.

Molekylær docking-eksperimenter identificerer lucidensyre A som en potent anti-SARS-CoV-2-forbindelse, der har høj bindingsaffinitet for human ACE2. Mekanistisk hæmmer lucidensyre A bindingsaktiviteten af ​​ACE2 ved lave mikromolære koncentrationer. Dette blokerer efterfølgende interaktionen mellem SARS-CoV-2 spike og human ACE2.

Især forhindrer lucidensyre A indtrængen af ​​vildtype SARS-CoV-2 og dens varianter, især Omicron, i værtscellen.

Reference:

• Xu J. 2022. Lucidensäure A hemmt die Bindung des hACE2-Rezeptors an das Spike-Protein, um die Invasion von SARS-CoV-2 zu verhindern. Lebensmittel- und chemische Toxikologie. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0278691522006366