Os pesquisadores estão explorando candidatos para reaproveitamento de medicamentos que têm como alvo bolsas de ligação de nucleotídeos de múltiplas proteínas SARS-CoV-2

Os pesquisadores estão explorando candidatos para reaproveitamento de medicamentos que têm como alvo bolsas de ligação de nucleotídeos de múltiplas proteínas SARS-CoV-2

Num estudo recente publicado em virologia Os pesquisadores buscaram medicamentos de ação direta contra o coronavírus-2 da síndrome respiratória aguda grave (SARS-CoV-2) que competem pelas bolsas de ligação de nucleotídeos (NBPs) das proteínas SARS-CoV-2.

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

fundo

O SARS-CoV-2 pertence ao subgrupo dos beta coronavírus (β-CoV) da família Coronaviridae na ordem Nidovirales. Infecta diversas espécies de mamíferos, incluindo humanos, e causa infecções respiratórias agudas. É um vírus de ácido ribonucleico (RNA) de sentido positivo, envelopado, de fita simples, com um genoma de 13 quilobases contendo 14 quadros de leitura abertos (ORFs). A extremidade 5ˈ do genoma do SARS-CoV-2 possui ORFs 1a e 1b, que codificam as poliproteínas pp1a e pp1ab, que são traduzidas em proteínas não estruturais (NSPs) 1 a 16. O 3ˈ terceiro genoma restante codifica proteínas estruturais, incluindo ponta (S), membrana (M), envelope (E) e nucleocapsídeo (N).

O SARS-CoV-2 evoluiu para mais de 40.000 variantes genómicas desde o seu surgimento em 2019. A pandemia causada pelo SARS-CoV-2 continua a ceifar vidas em todo o mundo. Portanto, existe uma necessidade urgente de medicamentos antivirais que possam combater o ressurgimento e a emergência de novas variantes preocupantes (COV). Os biólogos desenvolveram rapidamente estruturas 3D de quase todas as proteínas SARS-CoV-2, que estão agora disponíveis no Protein Data Bank (PDB) e podem ajudar no desenvolvimento de medicamentos baseados em estruturas.

Anteriormente, os pesquisadores formularam derivados de nucleotídeos que competem com os nucleotídeos fisiológicos pela ligação aos NBPs de proteínas virais como medicamentos antivirais. Por exemplo, a Food and Drug Administration (FDA) dos EUA aprovou a azidotimidina (AZT) como um medicamento contra o vírus da imunodeficiência humana (HIV) que tem como alvo a sua proteína transcriptase reversa (RT).

Sobre o estudo

No presente estudo, os pesquisadores tentaram reutilizar compostos farmacologicamente ativos que se ligam aos NBPs de seis proteínas do SARS-CoV-2. Eles visaram especificamente o domínio C-terminal (CTD) e o domínio N-terminal (NTD) de nsp12, nsp13, nsp14, nsp15, nsp16 e a proteína N. Eles identificaram esses NBPs com base nas estruturas atômicas disponíveis no APO. Da mesma forma, eles realizaram triagem virtual in silico assistida por estrutura de três bibliotecas para identificar rapidamente antivirais multialvo contra SARS-CoV-2.

A abordagem Single Molecular Multi-Target (SMMT) ajudou os pesquisadores a obter várias pequenas moléculas anti-SARS-CoV-2 potenciais com propriedades multi-alvo. Eles usaram calorimetria isotérmica (ITC) para medir parâmetros de ligação, como afinidade e cinética dos compostos antivirais identificados. Finalmente, a equipe utilizou ensaios SARS-CoV-2 baseados em células para confirmar a atividade antiviral de um subconjunto desses compostos.

A equipe realizou acoplamento molecular de múltiplos mono e trifosfatos de nucleotídeos (NMPs/NTPs). [(por exemplo, adenosina mono- e trifosfato (AMP e ATP)] e remdesivir. Este último, um pró-fármaco de nucleotídeo de um análogo da adenosina, serviu como controle positivo. Os pesquisadores sinalizaram cada molécula como um potencial candidato a medicamento se ela tivesse uma faixa de toxicidade molecular favorável e propriedades farmacocinéticas (PK). Eles usaram a ferramenta on-line SwissADME para análise de semelhança com drogas silico, que caracterizou as moléculas selecionadas com base em suas propriedades de absorção, distribuição, metabolismo e excreção (ADME).

Além disso, a equipe usou o modelo BOILED-Egg (Brain Or IntestinaL EstimateD Permeation) para prever a absorção gastrointestinal (GI) ou a permeação da barreira hematoencefálica (BBB) ​​de um composto, bem como a análise de substrato/não substrato da glicoproteína P (Pgp).

Resultados do estudo

Uma vez que os nucleósidos/nucleótidos são os blocos de construção do ARN, ou seja, o genoma viral, as moléculas que têm como alvo o esqueleto dos nucleósidos podem ser moléculas antivirais promissoras. Embora seja difícil avaliar o comportamento in vivo destas moléculas, os métodos in silico provaram ser muito úteis no fornecimento de evidências claras da interação de uma molécula de fármaco com a proteína alvo e da sua biodisponibilidade no organismo hospedeiro.

Primeiro, os investigadores selecionaram os 30 principais compostos cuja energia de ligação era igual ou superior ao controlo positivo no conjunto selecionado de proteínas SARS-CoV-2. A equipe previu a semelhança medicamentosa dos dez principais desses 30 compostos. Eles obtiveram a energia de ligação final após o acoplamento molecular dos compostos. Embora estes dez compostos exibissem elevadas energias de ligação para os alvos virais, os seus parâmetros físico-químicos não mostraram propriedades aceitáveis ​​para a semelhança com o fármaco.

Além disso, a equipa avaliou estes compostos utilizando critérios termodinâmicos, revelando apenas três compostos de topo com potencial anti-SARS-CoV-2. Estes foram olaparibe, INCB28060 e VX-809. Curiosamente, três compostos promissores de cada biblioteca também tinham aminoácidos que interagiam de forma semelhante. Além disso, três dos nove compostos potenciais (INCB28060, darglitazona sódica e columbianadina) demonstraram atividade antiviral significativa em vários testes in vitro. O composto mais potente foi a darglitazona sódica, cuja metade da concentração efetiva máxima (EC50) foi inferior a 10 µM.

Todos os três candidatos a medicamentos também apresentaram propriedades inibitórias, mas o INCB28060 e a darglitazona sódica tiveram a maior atividade anti-SARS-CoV-2. Curiosamente, foi demonstrado que a Columbianadina possui propriedades analgésicas, anti-inflamatórias e antitumorais e também é um inibidor dos canais de cálcio dependentes de voltagem (Ca2+). O efeito antiviral da columbianadina contra SARS-CoV-2 através da modulação da atividade do canal iônico requer investigação experimental adicional.

Diploma

O presente estudo destacou a utilidade de métodos baseados em estrutura na descoberta de uma potencial molécula de medicamento que poderia ter como alvo múltiplas proteínas do SARS-CoV-2. Segundo os autores, essas moléculas de medicamentos estão em testes clínicos e poderão em breve ser utilizadas na terapia antiviral contra o SARS-CoV-2.

Referência:

• 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