Teadlased uurivad ravimite ümberotstarbelisi kandidaate, mis sihivad mitme SARS-CoV-2 valgu nukleotiidi siduvat taskut

Teadlased uurivad ravimite ümberotstarbelisi kandidaate, mis sihivad mitme SARS-CoV-2 valgu nukleotiidi siduvat taskut

aastal avaldatud hiljutises uuringus viroloogia Teadlased otsisid otsese toimega ravimeid raske ägeda respiratoorse sündroomi koroonaviirus-2 (SARS-CoV-2) vastu, mis konkureerivad SARS-CoV-2 valkude nukleotiidi siduvate taskute (NBP) pärast.

Studie: Direkt wirkende antivirale SARS-CoV-2-Medikamente mit mehreren Zielen gegen die Nukleotidbindungstaschen virusspezifischer Proteine. Bildnachweis: PHOTOCREO Michal Bednarek/Shutterstock

taustal

SARS-CoV-2 kuulub beeta-koronaviiruste (β-CoV) alarühma Coronaviridae seltsist Nidovirales. See nakatab mitmeid imetajaliike, sealhulgas inimesi, ja põhjustab ägedaid hingamisteede infektsioone. See on ümbrisega üheahelaline positiivse tundlikkusega ribonukleiinhappe (RNA) viirus, mille genoom on 13 kiloaluseline ja sisaldab 14 avatud lugemisraami (ORF). SARS-CoV-2 genoomi 5ˈ otsas on ORF-id 1a ja 1b, mis kodeerivad polüproteiine pp1a ja pp1ab, mis tõlgitakse mittestruktuurseteks valkudeks (NSP) 1 kuni 16. Ülejäänud 3ˈ kolmas genoom kodeerib struktuurseid valke, sealhulgas tipu (S), membraani (Eapsidenvel) ja N.

SARS-CoV-2 on pärast selle esilekerkimist 2019. aastal arenenud enam kui 40 000 genoomivariandiks. SARS-CoV-2 põhjustatud pandeemia nõuab jätkuvalt kogu maailmas inimelusid. Seetõttu on tungiv vajadus viirusevastaste ravimite järele, mis võiksid võidelda uute probleemsete variantide (LOÜ) taastekke ja tekkega. Bioloogid on kiiresti välja töötanud peaaegu kõigi SARS-CoV-2 valkude 3D-struktuurid, mis on nüüd kõik saadaval valguandmete pangas (PDB) ja võivad aidata struktuuripõhist ravimite väljatöötamist.

Varem on teadlased formuleerinud nukleotiidide derivaate, mis konkureerivad füsioloogiliste nukleotiididega viirusvalkude NBP-dega seondumisel viirusevastaste ravimitena. Näiteks USA Toidu- ja Ravimiamet (FDA) on heaks kiitnud asidotümidiini (AZT) inimese immuunpuudulikkuse viiruse (HIV) vastase ravimina, mis sihib selle pöördtranskriptaasi (RT) valku.

Uuringu kohta

Käesolevas uuringus püüdsid teadlased uuesti kasutada farmakoloogiliselt aktiivseid ühendeid, mis seonduvad kuue SARS-CoV-2 valgu NBP-dega. Need olid spetsiifiliselt suunatud nsp12, nsp13, nsp14, nsp15, nsp16 ja N-valgu C-terminaalsele domeenile (CTD) ja N-terminaalsele domeenile (NTD). Nad tuvastasid need NBP-d esialgses eelarveprojektis olemasolevate aatomistruktuuride põhjal. Samuti viisid nad läbi kolme raamatukogu struktuuripõhise virtuaalse in silico sõeluuringu, et kiiresti tuvastada SARS-CoV-2 vastased mitme sihtmärgiga viirusevastased ravimid.

Single Molecular Multi-Target (SMMT) lähenemisviis aitas teadlastel saada mitu potentsiaalset väikest SARS-CoV-2-vastast molekuli, millel on mitu sihtmärki. Nad kasutasid isotermilist kalorimeetriat (ITC), et mõõta tuvastatud viirusevastaste ühendite sidumisparameetreid, nagu afiinsus ja kineetika. Lõpuks kasutas töörühm rakupõhiseid SARS-CoV-2 analüüse, et kinnitada nende ühendite alarühma viirusevastast toimet.

Meeskond viis läbi mitme nukleotiidi mono- ja trifosfaatide (NMP-d / NTP-d) molekulaarse dokkimise. [(nt adenosiini mono- ja trifosfaat (AMP ja ATP)] ja remdesivir. Viimane, adenosiini analoogi nukleotiidne eelravim, toimis positiivse kontrollina. Teadlased märkisid iga molekuli potentsiaalse ravimikandidaadina, kui sellel on soodne molekulaarse toksilisuse vahemik ja farmakokineetilised (PKME) online-tööriista omadused. silico ravimisarnasuse analüüs, mis iseloomustas valitud molekule nende imendumise, jaotumise, metabolismi ja eritumise (ADME) omaduste põhjal.

Lisaks kasutas meeskond BOILED-Egg (Brain Or IntestinaL EstimateD Permeation) mudelit, et ennustada ühendi seedetrakti (GI) imendumist või hematoentsefaalbarjääri (BBB) ​​läbitungimist, samuti P-glükoproteiini (Pgp) substraadi/mitte-substraadi analüüsi.

Uuringu tulemused

Kuna nukleosiidid/nukleotiidid on RNA, st viiruse genoomi, ehitusplokid, võivad nukleosiidi skeletile sihivad molekulid olla paljulubavad viirusevastased molekulid. Kuigi nende molekulide in vivo käitumist on raske hinnata, on in silico meetodid osutunud väga kasulikuks, et anda selgeid tõendeid ravimimolekuli koostoime kohta sihtvalguga ja selle biosaadavuse kohta peremeesorganismis.

Esiteks valisid teadlased välja 30 parimat ühendit, mille seondumisenergia oli valitud SARS-CoV-2 valkude komplektis võrdne positiivse kontrolliga või sellest suurem. Töörühm ennustas nendest 30 ühendist esikümne ravimisarnasust. Nad said lõpliku sidumisenergia pärast ühendite molekulaarset dokkimist. Kuigi nendel kümnel ühendil oli viiruse sihtmärkide suhtes kõrge seondumisenergia, ei näidanud nende füüsikalis-keemilised parameetrid ravimisarnasuse jaoks vastuvõetavaid omadusi.

Lisaks hindas meeskond neid ühendeid termodünaamiliste kriteeriumide alusel, paljastades ainult kolm parimat ühendit, millel on SARS-CoV-2 potentsiaal. Need olid olapariib, INCB28060 ja VX-809. Huvitav on see, et iga raamatukogu kolmel paljulubaval ühendil olid sarnaselt interakteeruvad aminohapped. Lisaks näitasid kolm üheksast potentsiaalsest ühendist (INCB28060, darglitasoonnaatrium ja kolumbianadiin) erinevates in vitro testides olulist viirusevastast toimet. Kõige tugevam ühend oli darglitasoonnaatrium, mille poolmaksimaalsest efektiivsest kontsentratsioonist (EC50) oli alla 10 uM.

Kõik kolm ravimikandidaati näitasid ka inhibeerivaid omadusi, kuid INCB28060 ja darglitasoonnaatriumil oli suurim SARS-CoV-2 vastane toime. Huvitaval kombel on näidatud, et Columbianadiinil on valuvaigistavad, põletikuvastased ja kasvajavastased omadused ning see on ka pingepõhiste kaltsiumikanalite (Ca2+) inhibiitor. Kolumbianadiini viirusevastane toime SARS-CoV-2 vastu ioonkanali aktiivsuse moduleerimise kaudu nõuab täiendavat eksperimentaalset uurimist.

Diplom

Praeguses uuringus rõhutati struktuuripõhiste meetodite kasulikkust potentsiaalse ravimimolekuli avastamisel, mis võiks sihtida mitut SARS-CoV-2 valku. Autorite sõnul on need ravimimolekulid kliinilises testimises ja neid võib peagi kasutada SARS-CoV-2 viirusevastases ravis.

Viide:

• 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