Bioaktiva föreningar härledda från Ganoderma lucidum uppvisar anti-SARS-CoV-2-aktivitet

Bioaktiva föreningar härledda från Ganoderma lucidum uppvisar anti-SARS-CoV-2-aktivitet

Forskare har identifierat lucidensyra A, en av de bioaktiva föreningarna i Ganoderma lucidum, som en potentiell hämmare av värdcellsinträde av allvarligt akut respiratoriskt syndrom coronavirus 2 (SARS-CoV-2). Studien publicerades nyligen i tidskriften Mat och kemisk toxikologi.

Studie: Lucidensyra A hämmar bindningen av hACE2-receptorn till spikproteinet för att förhindra SARS-CoV-2-invasion. Bildkredit: Sritakoset / Shutterstock

bakgrund

Traditionella kinesiska medicinalväxter är rika källor till många bioaktiva föreningar som uppvisar antiinflammatoriska, antivirala, antioxiderande och anticancereffekter. När det gäller antiviral effektivitet har bioaktiva föreningar isolerade från cirka 30 medicinalväxter visat sig hämma coronavirusinfektion genom olika mekanismer.

Bioaktiva svampföreningar, inklusive polysackarider, terpener och cordycepin, har visat antiviral aktivitet mot coronaviruset genom att modulera immunsvar och proteasaktivitet.

Ganoderma lucidum är en vanlig kinesisk medicinsvamp från familjen Polyporaceae. Bioaktiva föreningar isolerade från denna svamp har visat potent immunförstärkande och antivirala aktiviteter.

I den aktuella studien undersökte forskare om Ganoderma lucidum kan förhindra SARS-CoV-2 från att komma in i värdceller genom att hämma interaktionen mellan viralt spikprotein och värdcellsreceptorn angiotensinomvandlande enzym 2 (ACE2).

Screening av bioaktiva föreningar från Ganoderma lucidum

Den initiala screeningen av Ganoderma lucidum resulterade i identifieringen av 54 bioaktiva föreningar och 574 antivirala målproteiner. Genom att jämföra dessa mål med SARS-CoV-2-specifika mål identifierades 80 anti-SARS-CoV-2-mål från Ganoderma lucidum.

En nätverksmodell av potentiella antivirala målgener från Ganoderma lucidum konstruerades, som inkluderade mål relaterade till inflammation, infektion, cancer och andra signalvägar. Baserat på aktiviteterna för identifierade mål, antog forskare att de bioaktiva föreningarna kunde användas för att behandla SARS-CoV-2-infektioner.

Mål-föreningsnätverksanalys visade att varje Ganoderma lucidum antiviral förening kan verka på flera mål. Specifikt befanns 54 identifierade föreningar interagera med 80 SARS-CoV-2-relaterade mål. Dessutom visade sig dessa mål vara associerade med 20 olika signalvägar. De flesta av dessa vägar var antivirala och antiinflammatoriska vägar.

Dynamik för interaktioner av bioaktiva föreningar

Interaktionsmönstret för de identifierade föreningarna bestämdes genom dockning separat till humant ACE2, vildtyp spik-humant ACE2-komplex och omicron spike-humant ACE2-komplex. Detta ledde till identifieringen av lucidensyra A, som visade stark bindningsaffinitet för alla målreceptorer.

Lucidensyra A visade sig interagera med humant ACE2 genom att bilda en vätebindning, som därefter förhindrar interaktionen mellan viralt spikprotein och ACE2. Sammantaget antyder dessa observationer att lucidensyra A starkt kan hämma inträdet av vildtyp SARS-CoV-2 och dess varianter i värdcellen.

Antiviral aktivitet av lucidensyra A

Resultaten av simulering av molekylär dynamik visade att lucidensyra A gör spike-ACE2-komplexet instabilt. Detta understryker ytterligare förmågan hos lucidensyra A att förhindra spike-ACE2-interaktionen.

Ytterligare analys visade att lucidensyra A hämmar bindningsaktiviteten av ACE2 även vid låga mikromolära koncentrationer. Detta kan vara det primära verkningssättet för lucidensyra A för att förhindra SARS-CoV-2 från att komma in i värdceller.

Studiens betydelse

Studien genomför en storskalig screening av bioaktiva föreningar från Ganoderma lucidum för att identifiera potentiella antivirala medel mot SARS-CoV-2. De flesta av de identifierade föreningarna är triterpener och steroler, som uppvisar antivirala och antiinflammatoriska effekter.

Molekylära dockningsexperiment identifierar lucidensyra A som en potent anti-SARS-CoV-2-förening som har hög bindningsaffinitet för humant ACE2. Mekanistiskt hämmar lucidensyra A bindningsaktiviteten av ACE2 vid låga mikromolära koncentrationer. Detta blockerar därefter interaktionen mellan SARS-CoV-2 spik och mänsklig ACE2.

I synnerhet förhindrar lucidensyra A inträde av vildtyp SARS-CoV-2 och dess varianter, särskilt Omicron, i värdcellen.

Hänvisning:

• 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