A kutatók olyan gyógyszer-újrafelhasználó jelölteket kutatnak, amelyek több SARS-CoV-2 fehérje nukleotidkötő zsebeit célozzák meg

A kutatók olyan gyógyszer-újrafelhasználó jelölteket kutatnak, amelyek több SARS-CoV-2 fehérje nukleotidkötő zsebeit célozzák meg

Egy nemrégiben megjelent tanulmányban virológia A kutatók közvetlen hatású gyógyszereket kerestek a súlyos akut légúti szindróma koronavírus-2 (SARS-CoV-2) ellen, amelyek a SARS-CoV-2 fehérjék nukleotidkötő zsebeiért (NBP-k) versengenek.

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

háttér

A SARS-CoV-2 a Coronaviridae családba tartozó béta-koronavírusok (β-CoV) alcsoportjába tartozik a Nidovirales rendbe. Számos emlősfajt, köztük embert is megfertőz, és akut légúti fertőzéseket okoz. Ez egy burokkal rendelkező, egyszálú, pozitív érzékű ribonukleinsav (RNS) vírus, 13 kilobázisos genommal, amely 14 nyitott leolvasási keretet (ORF) tartalmaz. A SARS-CoV-2 genom 5ˈ végének 1a és 1b ORF-jei találhatók, amelyek a pp1a és pp1ab poliproteineket kódolják, amelyek 1–16 nem strukturális fehérjékké (NSP-k) alakulnak át. A fennmaradó 3ˈ harmadik genom strukturális fehérjéket kódol, beleértve a csúcsot (S), a membránt (Eapsidenvelope) és az N-membránt (Eapsidenvelope).

A SARS-CoV-2 2019-es megjelenése óta több mint 40 000 genomi variánssá fejlődött. A SARS-CoV-2 által okozott járvány világszerte továbbra is emberéleteket követel. Ezért sürgősen szükség van olyan vírusellenes gyógyszerekre, amelyek leküzdhetik az aggodalomra okot adó új változatok (VOC) újbóli megjelenését és megjelenését. A biológusok gyorsan kifejlesztették szinte az összes SARS-CoV-2 fehérje 3D szerkezetét, amelyek már mind elérhetők a Protein Data Bankban (PDB), és segíthetnek a szerkezet alapú gyógyszerfejlesztésben.

Korábban a kutatók olyan nukleotid-származékokat készítettek, amelyek versengenek a fiziológiás nukleotidokkal a vírusfehérjék NBP-jéhez való kötődésért, mint vírusellenes gyógyszer. Például az Egyesült Államok Élelmiszer- és Gyógyszerügyi Hatósága (FDA) jóváhagyta az azidotimidint (AZT) a reverz transzkriptáz (RT) fehérjét célzó humán immundeficiencia vírus (HIV) elleni gyógyszerként.

A tanulmányról

A jelen tanulmányban a kutatók olyan farmakológiailag aktív vegyületeket próbáltak újra felhasználni, amelyek hat SARS-CoV-2 fehérje NBP-jéhez kötődnek. Kifejezetten az nsp12, nsp13, nsp14, nsp15, nsp16 és az N fehérje C-terminális doménjét (CTD) és N-terminális doménjét (NTD) célozták meg. Ezeket az NBP-ket az EKT-ben rendelkezésre álló atomi szerkezetek alapján azonosították. Hasonlóképpen, három könyvtárban strukturáltan segített virtuális in silico szűrést végeztek, hogy gyorsan azonosítsák a SARS-CoV-2 elleni többcélú vírusellenes szereket.

Az Single Molecular Multi-Target (SMMT) megközelítés segített a kutatóknak több potenciálisan kisméretű SARS-CoV-2 elleni molekulát szerezni, amelyek több célpontot is tartalmaznak. Izoterm kalorimetriát (ITC) alkalmaztak az azonosított vírusellenes vegyületek kötődési paramétereinek, például affinitásának és kinetikájának mérésére. Végül a csapat sejtalapú SARS-CoV-2 teszteket használt, hogy megerősítse e vegyületek egy részcsoportjának vírusellenes hatását.

A csapat több nukleotidos mono- és trifoszfátok (NMP-k/NTP-k) molekuláris dokkolását végezte. [(pl. adenozin-mono- és trifoszfát (AMP és ATP)] és a remdesivir. Ez utóbbi, egy adenozin-analóg nukleotid-prodrugja, pozitív kontrollként szolgált. A kutatók minden molekulát potenciális gyógyszerjelöltként jelöltek meg, ha kedvező molekuláris toxicitási tartománya van, és farmakokinetikai (PK) az SwisME online eszközét használták. gyógyszerszerűség analízis, amely a kiválasztott molekulákat abszorpciós, eloszlási, metabolizmus- és kiválasztási (ADME) tulajdonságaik alapján jellemezte.

Ezenkívül a csapat a BOILED-Egg (Brain Or IntestinaL EstimateD Permeation) modellt használta egy vegyület gasztrointesztinális (GI) felszívódásának vagy vér-agy gát (BBB) ​​permeációjának előrejelzésére, valamint a P-glikoprotein (Pgp) szubsztrát/nem szubsztrát elemzésére.

Tanulmányi eredmények

Mivel a nukleozidok/nukleotidok az RNS, azaz a vírusgenom építőkövei, a nukleozidvázat célzó molekulák ígéretes vírusellenes molekulák lehetnek. Bár nehéz felmérni ezeknek a molekuláknak az in vivo viselkedését, az in silico módszerek nagyon hasznosnak bizonyultak a gyógyszermolekula és a célfehérjével való kölcsönhatás egyértelmű bizonyítékaként és a gazdaszervezetben való biológiai hozzáférhetőségére vonatkozóan.

Először a kutatók kiválasztották azt a 30 legjobb vegyületet, amelyek kötési energiája egyenlő vagy nagyobb volt, mint a pozitív kontrollé a kiválasztott SARS-CoV-2 fehérjékben. A csapat megjósolta a 30 vegyület közül az első tíz gyógyszerszerűségét. A végső kötési energiát a vegyületek molekuláris dokkolása után kapták meg. Bár ez a tíz vegyület magas kötési energiát mutatott a vírus célpontjaihoz, fizikai-kémiai paramétereik nem mutattak elfogadható tulajdonságokat a gyógyszerszerűség szempontjából.

Ezenkívül a csapat termodinamikai kritériumok alapján értékelte ezeket a vegyületeket, és csak három olyan vegyületet tárt fel, amelyek SARS-CoV-2 elleni potenciállal rendelkeznek. Ezek az olaparib, az INCB28060 és a VX-809 voltak. Érdekes módon mindegyik könyvtárból három ígéretes vegyület is tartalmazott hasonló kölcsönhatású aminosavakat. Ezenkívül kilenc potenciális vegyület közül három (INCB28060, darglitazon-nátrium és kolumbianadin) jelentős vírusellenes aktivitást mutatott különböző in vitro tesztekben. A legerősebb vegyület a darglitazon-nátrium volt, amelynek fele-maximális hatásos koncentrációja (EC50) kevesebb volt, mint 10 µM.

Mindhárom gyógyszerjelölt gátló tulajdonságokat is mutatott, de az INCB28060 és a darglitazon-nátrium rendelkezett a legnagyobb SARS-CoV-2 elleni aktivitással. Érdekes módon a Columbianadine fájdalomcsillapító, gyulladáscsökkentő és daganatellenes tulajdonságokkal rendelkezik, és a feszültségfüggő kalcium (Ca2+) csatornák gátlója is. A columbianadine SARS-CoV-2 elleni antivirális hatása az ioncsatorna-aktivitás modulációján keresztül további kísérleti vizsgálatokat igényel.

Oklevél

A jelenlegi tanulmány rávilágított a szerkezet alapú módszerek hasznosságára egy olyan potenciális gyógyszermolekula felfedezésében, amely a SARS-CoV-2 több fehérjét is megcélozhat. A szerzők szerint ezek a gyógyszermolekulák klinikai tesztelés alatt állnak, és hamarosan felhasználhatók a SARS-CoV-2 elleni vírusellenes terápiára.

Referencia:

• 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