Suche
Mein Konto
Изследователите проучват кандидати за повторно предназначение на лекарства, които са насочени към нуклеотидни свързващи джобове на множество SARS-CoV-2 протеини
В скорошно проучване, публикувано във Virology, изследователите проследиха директно действащи лекарства срещу тежък остър респираторен синдром коронавирус-2 (SARS-CoV-2), които се конкурират за нуклеотидни свързващи джобове (NBP) на SARS-CoV-2 протеини. Проучване: Директно действащи многоцелеви антивирусни SARS-CoV-2 лекарства срещу нуклеотид-свързващите джобове на вирус-специфични протеини. Кредит на изображението: PHOTOCREO Michal Bednarek/Shutterstock Фон SARS-CoV-2 принадлежи към подгрупата на бета коронавирусите (β-CoV) от семейството Coronaviridae в разреда Nidovirales. Той заразява няколко вида бозайници, включително хора, и причинява остри респираторни инфекции. Това е вирус с обвивка, едноверижна рибонуклеинова киселина (РНК) с положителен смисъл, с 13-килобазов геном, съдържащ 14 отворени рамки за четене (ORF). Краят 5ˈ на генома на SARS-CoV-2 има...
Изследователите проучват кандидати за повторно предназначение на лекарства, които са насочени към нуклеотидни свързващи джобове на множество SARS-CoV-2 протеини
В скорошно проучване, публикувано в вирусология Изследователите преследваха лекарства с директно действие срещу коронавирус-2 на тежкия остър респираторен синдром (SARS-CoV-2), които се конкурират за нуклеотидни свързващи джобове (NBP) на SARS-CoV-2 протеини.
Studie: Direkt wirkende antivirale SARS-CoV-2-Medikamente mit mehreren Zielen gegen die Nukleotidbindungstaschen virusspezifischer Proteine. Bildnachweis: PHOTOCREO Michal Bednarek/Shutterstock
фон
SARS-CoV-2 принадлежи към подгрупата на бета коронавирусите (β-CoV) от семейство Coronaviridae в ред Nidovirales. Той заразява няколко вида бозайници, включително хора, и причинява остри респираторни инфекции. Това е вирус с обвивка, едноверижна рибонуклеинова киселина (РНК) с положителен смисъл, с 13-килобазов геном, съдържащ 14 отворени рамки за четене (ORF). 5ˈ краят на генома на SARS-CoV-2 има ORF 1a и 1b, които кодират полипротеини pp1a и pp1ab, които се превеждат в неструктурни протеини (NSP) 1 до 16. Останалият 3ˈ трети геном кодира структурни протеини, включително върха (S), мембраната (M), обвивката (E) и нуклеокапсид (N).
SARS-CoV-2 еволюира в повече от 40 000 геномни варианта от появата си през 2019 г. Пандемията, причинена от SARS-CoV-2, продължава да отнема животи по целия свят. Следователно има спешна нужда от антивирусни лекарства, които биха могли да се борят с повторната поява и появата на нови тревожни варианти (ЛОС). Биолозите бързо разработиха 3D структури на почти всички SARS-CoV-2 протеини, които вече са налични в Protein Data Bank (PDB) и биха могли да помогнат при разработването на лекарства, базирани на структура.
Преди това изследователите са формулирали нуклеотидни производни, които се конкурират с физиологичните нуклеотиди за свързване с NBPs на вирусни протеини като антивирусни лекарства. Например, Американската администрация по храните и лекарствата (FDA) одобри азидотимидин (AZT) като лекарство срещу човешкия имунодефицитен вирус (HIV), което е насочено към неговия протеин на обратната транскриптаза (RT).
Относно изследването
В настоящото проучване изследователите се опитаха да използват повторно фармакологично активни съединения, които се свързват с NBP на шест SARS-CoV-2 протеина. Те специално са насочени към С-терминалния домен (CTD) и N-терминалния домен (NTD) на nsp12, nsp13, nsp14, nsp15, nsp16 и N протеина. Те идентифицираха тези NBP въз основа на атомните структури, налични в PDB. По същия начин те извършиха структурно-подпомогнат виртуален in silico скрининг на три библиотеки за бързо идентифициране на многоцелеви антивирусни средства срещу SARS-CoV-2.
Единичният молекулен многоцелеви подход (SMMT) помогна на изследователите да получат няколко потенциални малки анти-SARS-CoV-2 молекули с многоцелеви свойства. Те използваха изотермична калориметрия (ITC) за измерване на параметри на свързване като афинитет и кинетика на идентифицираните антивирусни съединения. И накрая, екипът използва базирани на клетки SARS-CoV-2 анализи, за да потвърди антивирусната активност на подгрупа от тези съединения.
Екипът извърши молекулно докинг на множество нуклеотидни моно- и трифосфати (NMPs/NTPs). [(напр. аденозин моно- и трифосфат (AMP и ATP)] и ремдезивир. Последният, нуклеотидно пролекарство на аналог на аденозин, служи като положителна контрола. Изследователите маркираха всяка молекула като потенциален кандидат за лекарство, ако има благоприятен диапазон на молекулярна токсичност и има фармакокинетични (PK) свойства. Те използваха онлайн инструмента SwissADME за в silico анализ на подобието на лекарството, който характеризира избраните молекули въз основа на техните свойства на абсорбция, разпределение, метаболизъм и екскреция (ADME).
В допълнение, екипът използва модела BOILED-Egg (Brain Or IntestinaL EstimateD Permeation), за да предскаже стомашно-чревната (GI) абсорбция или проникването на съединение през кръвно-мозъчната бариера (BBB), както и субстратен/несубстратен анализ на P-гликопротеин (Pgp).
Резултати от изследването
Тъй като нуклеозидите/нуклеотидите са градивните елементи на РНК, т.е. вирусния геном, молекулите, които са насочени към нуклеозидния скелет, биха могли да бъдат обещаващи антивирусни молекули. Въпреки че е трудно да се оцени in vivo поведението на тези молекули, методите in silico се оказаха много полезни при предоставянето на ясни доказателства за взаимодействието на лекарствена молекула с целевия протеин и неговата бионаличност в организма гостоприемник.
Първо, изследователите избраха първите 30 съединения, чиято енергия на свързване е равна или по-голяма от положителната контрола в избрания набор от SARS-CoV-2 протеини. Екипът прогнозира подобието на лекарството на първите десет от тези 30 съединения. Те са получили крайната енергия на свързване след молекулярно свързване на съединенията. Въпреки че тези десет съединения показват висока енергия на свързване за вирусните мишени, техните физикохимични параметри не показват приемливи свойства за подобие на лекарството.
Освен това екипът оцени тези съединения с помощта на термодинамични критерии, разкривайки само три най-добри съединения с анти-SARS-CoV-2 потенциал. Това са олапариб, INCB28060 и VX-809. Интересното е, че три обещаващи съединения от всяка библиотека също имат подобно взаимодействащи аминокиселини. Освен това, три от девет потенциални съединения (INCB28060, дарглитазон натрий и колумбианадин) демонстрират значителна антивирусна активност при различни in vitro тестове. Най-мощното съединение е дарглитазон натрий, чиято полумаксимална ефективна концентрация (EC50) е по-малка от 10 µM.
И трите кандидат-лекарства също показаха инхибиторни свойства, но INCB28060 и дарглитазон натрий имаха най-голяма анти-SARS-CoV-2 активност. Интересното е, че е доказано, че колумбианадин има аналгетични, противовъзпалителни и антитуморни свойства и също така е инхибитор на волтаж-зависими калциеви (Ca2+) канали. Антивирусният ефект на колумбианадин срещу SARS-CoV-2 чрез модулиране на активността на йонните канали изисква допълнително експериментално изследване.
Диплома
Настоящото проучване подчерта полезността на структурно базирани методи за откриване на потенциална лекарствена молекула, която може да се насочи към множество протеини на SARS-CoV-2. Според авторите тези лекарствени молекули са в клинични тестове и скоро могат да бъдат използвани за антивирусна терапия срещу SARS-CoV-2.
Справка:
- Ruchi Rani, Siwen Long, Akshay Pareek, Preeti Dhaka, Ankur Singh, Pravindra Kumar, Gerald McInerney, Shailly Tomar. (2022). Direkt wirkende antivirale SARS-CoV-2-Medikamente mit mehreren Zielen gegen die Nukleotidbindungstaschen virusspezifischer Proteine. Virologie. doi: https://doi.org/10.1016/j.virol.2022.08.008 https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0042682222001386