Suche
Mein Konto
Naukowcy badają kandydatów na leki zmieniające ich przeznaczenie, których celem są kieszenie wiążące nukleotydy wielu białek SARS-CoV-2
W niedawnym badaniu opublikowanym w czasopiśmie Virology naukowcy wyśledzili leki działające bezpośrednio przeciwko koronawirusowi-2 ciężkiego ostrego zespołu oddechowego (SARS-CoV-2), które konkurują o kieszenie wiążące nukleotydy (NBP) białek SARS-CoV-2. Badanie: Bezpośrednio działające, wielokierunkowe leki przeciwwirusowe SARS-CoV-2 przeciwko kieszeniom wiążącym nukleotydy białek specyficznych dla wirusa. Źródło zdjęcia: PHOTOCREO Michał Bednarek/Shutterstock Tło SARS-CoV-2 należy do podgrupy koronawirusów beta (β-CoV) z rodziny Coronaviridae w rzędzie Nidovirales. Zaraża kilka gatunków ssaków, w tym ludzi, i powoduje ostre infekcje dróg oddechowych. Jest to otoczkowy, jednoniciowy wirus kwasu rybonukleinowego (RNA) o dodatnim sensie, z genomem o długości 13 kilozasad i zawierającym 14 otwartych ramek odczytu (ORF). Koniec 5 genomu SARS-CoV-2 ma...
Naukowcy badają kandydatów na leki zmieniające ich przeznaczenie, których celem są kieszenie wiążące nukleotydy wielu białek SARS-CoV-2
W niedawnym badaniu opublikowanym w wirusologia Naukowcy poszukiwali leków działających bezpośrednio przeciwko koronawirusowi-2 ciężkiego ostrego zespołu oddechowego (SARS-CoV-2), które konkurują o kieszenie wiążące nukleotydy (NBP) białek SARS-CoV-2.
Studie: Direkt wirkende antivirale SARS-CoV-2-Medikamente mit mehreren Zielen gegen die Nukleotidbindungstaschen virusspezifischer Proteine. Bildnachweis: PHOTOCREO Michal Bednarek/Shutterstock
tło
SARS-CoV-2 należy do podgrupy koronawirusów beta (β-CoV) z rodziny Coronaviridae, rzędu Nidovirales. Zaraża kilka gatunków ssaków, w tym ludzi, i powoduje ostre infekcje dróg oddechowych. Jest to otoczkowy, jednoniciowy wirus kwasu rybonukleinowego (RNA) o dodatnim sensie, z genomem o długości 13 kilozasad i zawierającym 14 otwartych ramek odczytu (ORF). Koniec 5 genomu SARS-CoV-2 zawiera ORF 1a i 1b, które kodują poliproteiny pp1a i pp1ab, które ulegają translacji na białka niestrukturalne (NSP) od 1 do 16. Pozostały 3-ci genom koduje białka strukturalne, w tym końcówkę (S), błonę (M), otoczkę (E) i nukleokapsyd (N).
Od czasu pojawienia się w 2019 r. SARS-CoV-2 wyewoluował w ponad 40 000 wariantów genomowych. Pandemia wywołana przez SARS-CoV-2 w dalszym ciągu pochłania ofiary śmiertelne na całym świecie. Dlatego istnieje pilne zapotrzebowanie na leki przeciwwirusowe, które mogłyby przeciwdziałać ponownemu pojawianiu się i pojawianiu się nowych wariantów budzących obawy (LZO). Biolodzy szybko opracowali struktury 3D prawie wszystkich białek SARS-CoV-2, które są obecnie dostępne w Banku Danych Białkowych (PDB) i mogą pomóc w opracowywaniu leków opartych na strukturze.
Wcześniej badacze opracowali pochodne nukleotydów, które konkurują z nukleotydami fizjologicznymi o wiązanie się z NBP białek wirusowych jako leki przeciwwirusowe. Na przykład amerykańska Agencja ds. Żywności i Leków (FDA) zatwierdziła azydotymidynę (AZT) jako lek przeciwko ludzkiemu wirusowi niedoboru odporności (HIV), którego celem jest białko odwrotnej transkryptazy (RT).
O badaniu
W niniejszym badaniu badacze podjęli próbę ponownego wykorzystania farmakologicznie aktywnych związków, które wiążą się z NBP sześciu białek SARS-CoV-2. Celowali w szczególności w domenę C-końcową (CTD) i domenę N-końcową (NTD) nsp12, nsp13, nsp14, nsp15, nsp16 i białko N. Zidentyfikowali te NBP na podstawie struktur atomowych dostępnych we WPB. Przeprowadzili także wirtualne badanie in silico wspomagane strukturą trzech bibliotek, aby szybko zidentyfikować wielokierunkowe leki przeciwwirusowe przeciwko SARS-CoV-2.
Podejście oparte na pojedynczej molekule i wielu celach (SMMT) pomogło naukowcom uzyskać kilka potencjalnych małych cząsteczek anty-SARS-CoV-2 o właściwościach ukierunkowanych na wiele celów. Wykorzystali kalorymetrię izotermiczną (ITC) do pomiaru parametrów wiązania, takich jak powinowactwo i kinetyka zidentyfikowanych związków przeciwwirusowych. Na koniec zespół wykorzystał testy komórkowe SARS-CoV-2, aby potwierdzić działanie przeciwwirusowe podzbioru tych związków.
Zespół przeprowadził molekularne dokowanie mono- i trifosforanów wielu nukleotydów (NMP/NTP). [(np. mono- i trifosforan adenozyny (AMP i ATP)] i remdesiwir. Ten ostatni, nukleotydowy prolek analogu adenozyny, służył jako kontrola pozytywna. Naukowcy oznaczyli każdą cząsteczkę jako potencjalnego kandydata na lek, jeśli miała korzystny zakres toksyczności molekularnej i właściwości farmakokinetyczne (PK). Wykorzystali narzędzie internetowe SwissADME do analizę podobieństwa leku silico, która scharakteryzowała wybrane cząsteczki na podstawie ich właściwości absorpcji, dystrybucji, metabolizmu i wydalania (ADME).
Ponadto zespół wykorzystał model BOILED-Egg (Brain Or IntestinaL EstimateD Permeation) do przewidywania wchłaniania związku z przewodu pokarmowego (GI) lub przenikania przez barierę krew-mózg (BBB), a także analizy substratu/niesubstratu glikoproteiny P (Pgp).
Wyniki badań
Ponieważ nukleozydy/nukleotydy są elementami budulcowymi RNA, tj. genomu wirusa, cząsteczki atakujące szkielet nukleozydowy mogą być obiecującymi cząsteczkami przeciwwirusowymi. Chociaż trudno jest ocenić zachowanie tych cząsteczek in vivo, metody in silico okazały się bardzo przydatne w dostarczaniu jednoznacznych dowodów na interakcję cząsteczki leku z docelowym białkiem i jego biodostępność w organizmie gospodarza.
W pierwszej kolejności badacze wyselekcjonowali 30 najlepszych związków, których energia wiązania była równa lub większa niż kontrola pozytywna w wybranym zestawie białek SARS-CoV-2. Zespół przewidział podobieństwo do leku dziesięciu najważniejszych z tych 30 związków. Ostateczną energię wiązania uzyskali po dokowaniu molekularnym związków. Chociaż te dziesięć związków wykazywało wysoką energię wiązania celów wirusowych, ich parametry fizykochemiczne nie wykazały akceptowalnych właściwości pod względem podobieństwa do leku.
Ponadto zespół ocenił te związki, stosując kryteria termodynamiczne, ujawniając tylko trzy najlepsze związki o potencjale przeciw SARS-CoV-2. Były to olaparyb, INCB28060 i VX-809. Co ciekawe, trzy obiecujące związki z każdej biblioteki miały również podobnie oddziałujące aminokwasy. Co więcej, trzy z dziewięciu potencjalnych związków (INCB28060, darglitazon sodu i kolumbianadyna) wykazały znaczącą aktywność przeciwwirusową w różnych testach in vitro. Najsilniejszym związkiem był darglitazon sodowy, którego połowa maksymalnego skutecznego stężenia (EC50) wynosiła mniej niż 10 µM.
Wszyscy trzej kandydaci na leki również wykazali właściwości hamujące, ale największą aktywność przeciw SARS-CoV-2 miały INCB28060 i darglitazon sodowy. Co ciekawe, wykazano, że kolumbanadyna ma właściwości przeciwbólowe, przeciwzapalne i przeciwnowotworowe, a także jest inhibitorem kanałów wapniowych bramkowanych napięciem (Ca2+). Przeciwwirusowe działanie kolumbianadyny na SARS-CoV-2 poprzez modulację aktywności kanałów jonowych wymaga dalszych badań eksperymentalnych.
Dyplom
Obecne badanie podkreśliło użyteczność metod opartych na strukturze w odkrywaniu potencjalnej cząsteczki leku, która mogłaby atakować wiele białek SARS-CoV-2. Zdaniem autorów cząsteczki leku znajdują się w fazie testów klinicznych i wkrótce mogą zostać wykorzystane w terapii przeciwwirusowej przeciwko SARS-CoV-2.
Odniesienie:
- 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