Pētnieki pēta zāļu atkārtotas izmantošanas kandidātus, kuru mērķis ir vairāku SARS-CoV-2 proteīnu nukleotīdu saistošās kabatas

Pētnieki pēta zāļu atkārtotas izmantošanas kandidātus, kuru mērķis ir vairāku SARS-CoV-2 proteīnu nukleotīdu saistošās kabatas

Nesenā pētījumā, kas publicēts virusoloģija Pētnieki meklēja tiešas darbības zāles pret smagu akūtu respiratorā sindroma koronavīrusu-2 (SARS-CoV-2), kas sacenšas par SARS-CoV-2 proteīnu nukleotīdu saistošajām kabatām (NBP).

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

fons

SARS-CoV-2 pieder Coronaviridae dzimtas beta koronavīrusu (β-CoV) apakšgrupai Nidovirales kārtā. Tas inficē vairākas zīdītāju sugas, tostarp cilvēkus, un izraisa akūtas elpceļu infekcijas. Tas ir apvalkots, vienpavedienu, pozitīvas sajūtas ribonukleīnskābes (RNS) vīruss ar 13 kilobāzes lielu genomu, kas satur 14 atvērtus lasīšanas rāmjus (ORF). SARS-CoV-2 genoma 5ˈ galam ir ORF 1a un 1b, kas kodē poliproteīnus pp1a un pp1ab, kas tiek pārvērsti nestrukturālajos proteīnos (NSP) no 1 līdz 16. Atlikušais 3ˈ trešais genoms kodē strukturālās olbaltumvielas, tostarp galu (S), envelvelope (M), un envelocleope (M), un envelocleope (M).

Kopš tā parādīšanās 2019. gadā SARS-CoV-2 ir attīstījies vairāk nekā 40 000 genoma variantu. SARS-CoV-2 izraisītā pandēmija turpina prasīt cilvēku dzīvības visā pasaulē. Tāpēc ir steidzami vajadzīgas pretvīrusu zāles, kas varētu cīnīties pret jaunu problēmu (GOS) variantu atkārtotu rašanos un rašanos. Biologi ir ātri izstrādājuši gandrīz visu SARS-CoV-2 proteīnu 3D struktūras, kas tagad ir pieejamas proteīnu datu bankā (PDB) un varētu palīdzēt uz struktūru balstītu zāļu izstrādē.

Iepriekš pētnieki ir formulējuši nukleotīdu atvasinājumus, kas konkurē ar fizioloģiskajiem nukleotīdiem par saistīšanos ar vīrusu proteīnu NBP kā pretvīrusu zāles. Piemēram, ASV Pārtikas un zāļu pārvalde (FDA) ir apstiprinājusi azidotimidīnu (AZT) kā zāles pret cilvēka imūndeficīta vīrusu (HIV), kura mērķis ir tā reversās transkriptāzes (RT) proteīns.

Par pētījumu

Šajā pētījumā pētnieki mēģināja atkārtoti izmantot farmakoloģiski aktīvus savienojumus, kas saistās ar sešu SARS-CoV-2 proteīnu NBP. Tie bija īpaši vērsti uz nsp12, nsp13, nsp14, nsp15, nsp16 un N proteīna C-gala domēnu (CTD) un N-termināla domēnu (NTD). Viņi identificēja šos NBP, pamatojoties uz PBP pieejamajām atomu struktūrām. Tāpat viņi veica trīs bibliotēku virtuālo in silico skrīningu ar struktūras palīdzību, lai ātri identificētu vairāku mērķu pretvīrusu līdzekļus pret SARS-CoV-2.

Single Molecular Multi-Target (SMMT) pieeja palīdzēja pētniekiem iegūt vairākas potenciālas mazas anti-SARS-CoV-2 molekulas ar vairāku mērķu īpašībām. Viņi izmantoja izotermisko kalorimetriju (ITC), lai izmērītu identificēto pretvīrusu savienojumu saistīšanās parametrus, piemēram, afinitāti un kinētiku. Visbeidzot, komanda izmantoja uz šūnām balstītus SARS-CoV-2 testus, lai apstiprinātu šo savienojumu apakškopas pretvīrusu aktivitāti.

Komanda veica vairāku nukleotīdu mono- un trifosfātu (NMP / NTP) molekulāro dokstaciju. [(piemēram, adenozīna mono- un trifosfāts (AMP un ATP)] un remdesivirs. Pēdējais, adenozīna analoga nukleotīdu priekšzāles, kalpoja kā pozitīva kontrole. Pētnieki atzīmēja katru molekulu kā potenciālu zāļu kandidātu, ja tai ir labvēlīgs molekulārās toksicitātes diapazons un farmakokinētiskās (PK) tiešsaistes rīka īpašības. silico zāļu līdzības analīze, kas raksturoja atlasītās molekulas, pamatojoties uz to absorbcijas, izplatības, metabolisma un izdalīšanās (ADME) īpašībām.

Turklāt komanda izmantoja VĀRĪTAS olas (Brain Or IntestinaL EstimateD Permeation) modeli, lai prognozētu savienojuma kuņģa-zarnu trakta (GI) uzsūkšanos vai asins-smadzeņu barjeras (BBB) ​​caurlaidību, kā arī P-glikoproteīna (Pgp) substrāta/nesubstrāta analīzi.

Studiju rezultāti

Tā kā nukleozīdi/nukleotīdi ir RNS, t.i., vīrusa genoma, celtniecības bloki, molekulas, kas vērstas pret nukleozīdu skeletu, varētu būt daudzsološas pretvīrusu molekulas. Lai gan ir grūti novērtēt šo molekulu uzvedību in vivo, in silico metodes ir izrādījušās ļoti noderīgas, sniedzot skaidrus pierādījumus par zāļu molekulas mijiedarbību ar mērķa proteīnu un tās biopieejamību saimniekorganismā.

Pirmkārt, pētnieki izvēlējās 30 labākos savienojumus, kuru saistīšanās enerģija bija vienāda vai lielāka par pozitīvo kontroli atlasītajā SARS-CoV-2 proteīnu komplektā. Komanda prognozēja šo 30 savienojumu labāko desmitnieku līdzību zālēm. Viņi ieguva galīgo saistīšanas enerģiju pēc savienojumu molekulārās dokstacijas. Lai gan šiem desmit savienojumiem bija augsta saistīšanās enerģija pret vīrusu mērķiem, to fizikāli ķīmiskie parametri neuzrādīja pieņemamas īpašības, kas saistītas ar līdzību zālēm.

Turklāt komanda novērtēja šos savienojumus, izmantojot termodinamiskos kritērijus, atklājot tikai trīs labākos savienojumus ar anti-SARS-CoV-2 potenciālu. Tie bija olaparibs, INCB28060 un VX-809. Interesanti, ka trīs daudzsološiem savienojumiem no katras bibliotēkas bija arī līdzīgas mijiedarbības aminoskābes. Turklāt trīs no deviņiem potenciālajiem savienojumiem (INCB28060, darglitazona nātrijs un kolumbianadīns) uzrādīja nozīmīgu pretvīrusu aktivitāti dažādos in vitro testos. Visspēcīgākais savienojums bija darglitazona nātrijs, kura puse no maksimālās efektīvās koncentrācijas (EC50) bija mazāka par 10 µM.

Visiem trim zāļu kandidātiem bija arī inhibējošas īpašības, bet INCB28060 un darglitazona nātrija sāls bija vislielākā anti-SARS-CoV-2 aktivitāte. Interesanti, ka ir pierādīts, ka kolumbianadīnam piemīt pretsāpju, pretiekaisuma un pretaudzēju īpašības, un tas arī inhibē no sprieguma atkarīga kalcija (Ca2+) kanālus. Kolumbianadīna pretvīrusu iedarbībai pret SARS-CoV-2, modulējot jonu kanālu aktivitāti, nepieciešama turpmāka eksperimentāla izmeklēšana.

Diploms

Pašreizējais pētījums uzsvēra uz struktūru balstītu metožu lietderību potenciālas zāļu molekulas atklāšanā, kas varētu mērķēt uz vairākiem SARS-CoV-2 proteīniem. Pēc autoru domām, šīs zāļu molekulas tiek klīniski pārbaudītas un drīzumā varētu tikt izmantotas pretvīrusu terapijā pret SARS-CoV-2.

Atsauce:

• 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