Les chercheurs explorent des médicaments candidats à la réutilisation qui ciblent les poches de liaison nucléotidique de plusieurs protéines du SRAS-CoV-2

Les chercheurs explorent des médicaments candidats à la réutilisation qui ciblent les poches de liaison nucléotidique de plusieurs protéines du SRAS-CoV-2

Dans une étude récente publiée dans virologie Les chercheurs ont recherché des médicaments à action directe contre le coronavirus-2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS-CoV-2) qui entrent en compétition pour les poches de liaison nucléotidique (NBP) des protéines du SRAS-CoV-2.

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

arrière-plan

Le SRAS-CoV-2 appartient au sous-groupe des bêta-coronavirus (β-CoV) de la famille des Coronaviridae dans l'ordre des Nidovirales. Il infecte plusieurs espèces de mammifères, dont l'homme, et provoque des infections respiratoires aiguës. Il s'agit d'un virus à acide ribonucléique (ARN) enveloppé, simple brin, de sens positif, doté d'un génome de 13 kilobases contenant 14 cadres de lecture ouverts (ORF). L'extrémité 5ˈ du génome du SRAS-CoV-2 possède les ORF 1a et 1b, qui codent pour les polyprotéines pp1a et pp1ab, qui sont traduites en protéines non structurelles (NSP) 1 à 16. Le troisième génome 3ˈ restant code pour des protéines structurelles, notamment la pointe (S), la membrane (M), l'enveloppe (E) et la nucléocapside (N).

Le SRAS-CoV-2 a évolué vers plus de 40 000 variantes génomiques depuis son émergence en 2019. La pandémie provoquée par le SRAS-CoV-2 continue de faire des victimes dans le monde entier. Il existe donc un besoin urgent de médicaments antiviraux capables de lutter contre la réémergence et l’émergence de nouveaux variants préoccupants (COV). Les biologistes ont rapidement développé des structures 3D de presque toutes les protéines du SRAS-CoV-2, qui sont désormais toutes disponibles dans la banque de données sur les protéines (PDB) et pourraient contribuer au développement de médicaments basés sur la structure.

Auparavant, les chercheurs ont formulé des dérivés nucléotidiques qui entrent en compétition avec les nucléotides physiologiques pour se lier aux NBP des protéines virales en tant que médicaments antiviraux. Par exemple, la Food and Drug Administration (FDA) des États-Unis a approuvé l'azidothymidine (AZT) comme médicament contre le virus de l'immunodéficience humaine (VIH) qui cible sa protéine transcriptase inverse (RT).

À propos de l'étude

Dans la présente étude, les chercheurs ont tenté de réutiliser des composés pharmacologiquement actifs qui se lient aux NBP de six protéines du SRAS-CoV-2. Ils ont spécifiquement ciblé le domaine C-terminal (CTD) et le domaine N-terminal (NTD) de nsp12, nsp13, nsp14, nsp15, nsp16 et la protéine N. Ils ont identifié ces NBP sur la base des structures atomiques disponibles dans le PDB. De même, ils ont effectué un criblage virtuel in silico assisté par structure de trois bibliothèques pour identifier rapidement des antiviraux multi-cibles contre le SRAS-CoV-2.

L’approche Single Molecular Multi-Target (SMMT) a aidé les chercheurs à obtenir plusieurs petites molécules anti-SARS-CoV-2 potentielles dotées de propriétés multi-cibles. Ils ont utilisé la calorimétrie isotherme (ITC) pour mesurer les paramètres de liaison tels que l'affinité et la cinétique des composés antiviraux identifiés. Enfin, l’équipe a utilisé des analyses cellulaires du SRAS-CoV-2 pour confirmer l’activité antivirale d’un sous-ensemble de ces composés.

L’équipe a effectué l’amarrage moléculaire de plusieurs mono- et triphosphates de nucléotides (NMP/NTP). [(par exemple, l'adénosine mono- et triphosphate (AMP et ATP)] et le remdesivir. Ce dernier, un promédicament nucléotidique d'un analogue de l'adénosine, a servi de contrôle positif. Les chercheurs ont signalé chaque molécule comme un candidat médicament potentiel si elle présentait une gamme de toxicité moléculaire et des propriétés pharmacocinétiques (PK) favorables. Ils ont utilisé l'outil en ligne SwissADME pour in silico analyse de ressemblance avec un médicament, qui a caractérisé les molécules sélectionnées en fonction de leurs propriétés d'absorption, de distribution, de métabolisme et d'excrétion (ADME).

De plus, l’équipe a utilisé le modèle BOILED-Egg (Brain Or IntestinaL EstimateD Permeation) pour prédire l’absorption gastro-intestinale (GI) ou la perméation de la barrière hémato-encéphalique (BBB) ​​d’un composé, ainsi que l’analyse substrat/non-substrat de la glycoprotéine P (Pgp).

Résultats de l'étude

Étant donné que les nucléosides/nucléotides sont les éléments constitutifs de l’ARN, c’est-à-dire du génome viral, les molécules qui ciblent le squelette nucléosidique pourraient être des molécules antivirales prometteuses. Bien qu’il soit difficile d’évaluer le comportement in vivo de ces molécules, les méthodes in silico se sont révélées très utiles pour fournir des preuves claires de l’interaction d’une molécule médicamenteuse avec la protéine cible et de sa biodisponibilité dans l’organisme hôte.

Tout d’abord, les chercheurs ont sélectionné les 30 principaux composés dont l’énergie de liaison était égale ou supérieure au contrôle positif dans l’ensemble sélectionné de protéines du SRAS-CoV-2. L’équipe a prédit la ressemblance médicamenteuse des dix premiers de ces 30 composés. Ils ont obtenu l’énergie de liaison finale après amarrage moléculaire des composés. Bien que ces dix composés présentaient des énergies de liaison élevées pour les cibles virales, leurs paramètres physico-chimiques ne présentaient pas de propriétés acceptables en termes de ressemblance avec un médicament.

En outre, l’équipe a évalué ces composés à l’aide de critères thermodynamiques, révélant seulement trois composés principaux dotés d’un potentiel anti-SARS-CoV-2. Il s'agissait de l'olaparib, de l'INCB28060 et du VX-809. Il est intéressant de noter que trois composés prometteurs de chaque bibliothèque contenaient également des acides aminés interagissant de manière similaire. De plus, trois composés potentiels sur neuf (INCB28060, darglitazone sodique et columbianadine) ont démontré une activité antivirale significative dans divers tests in vitro. Le composé le plus puissant était la darglitazone sodique, dont la concentration efficace demi-maximale (EC50) était inférieure à 10 µM.

Les trois candidats médicaments ont également montré des propriétés inhibitrices, mais l'INCB28060 et la darglitazone sodique avaient la plus grande activité anti-SARS-CoV-2. Il est intéressant de noter que la Columbianadine possède des propriétés analgésiques, anti-inflammatoires et antitumorales et est également un inhibiteur des canaux calciques (Ca2+) voltage-dépendants. L'effet antiviral de la columbianadine contre le SRAS-CoV-2 via la modulation de l'activité des canaux ioniques nécessite des recherches expérimentales plus approfondies.

Diplôme

L'étude actuelle a mis en valeur l'utilité des méthodes basées sur la structure pour découvrir une molécule médicamenteuse potentielle qui pourrait cibler plusieurs protéines du SRAS-CoV-2. Selon les auteurs, ces molécules médicamenteuses sont en cours d’essais cliniques et pourraient bientôt être utilisées pour un traitement antiviral contre le SRAS-CoV-2.

Référence:

• 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