Противовирусная активность природных фенольных соединений в комплексе в аллостерическом сайте ТОРС

Jun 13, 2023

Биология связи, том 5, Номер статьи: 805 (2022) Цитировать эту статью

6226 Доступов

6 цитат

298 Альтметрика

Подробности о метриках

Папаиноподобная протеаза SARS-CoV-2 (PLpro) выполняет множество функций. Помимо активности цистеин-протеазы, способствующей расщеплению вирусной полипептидной цепи, PLpro выполняет дополнительную и жизненно важную функцию удаления убиквитина и ISG15 (интерферон-стимулируемого гена 15) из белков клетки-хозяина, чтобы поддержать коронавирусы в уклонении от врожденных иммунных реакций хозяина. Мы идентифицировали три фенольных соединения, связанных с PLpro, предотвращая существенные молекулярные взаимодействия с ISG15, путем скрининга библиотеки природных соединений. Соединения, идентифицированные с помощью рентгеновского скрининга и образующие комплекс с PLpro, демонстрируют явное ингибирование PLpro в анализе активности деИСГилирования. Два соединения проявляют отчетливую противовирусную активность в анализах на клеточной линии Vero, а одно ингибирует цитопатический эффект в нецитотоксических диапазонах концентраций. В контексте увеличения мутаций PLpro в развивающихся новых вариантах SARS-CoV-2 идентифицированные нами природные соединения могут также восстановить процессы противовирусного иммунного ответа хозяина, которые подавляются при инфекциях COVID-19.

Коронавирусная болезнь COVID-19, вызванная SARS-CoV-2, остается разрушительной с высоким количеством инфекций и смертей1. Всего за год во всем мире было разработано несколько одобренных и высокоэффективных вакцин против COVID-19. Однако эти вакцины неравномерно доступны во всем мире, и, следовательно, уже появились новые варианты SARS-CoV-2, которые могут повлиять на эффективность доступных вакцин в будущем2. Параллельно необходимы дополнительные усилия по выявлению и оптимизации альтернативных методов лечения пациентов, инфицированных SARS-CoV-2, которые не реагируют на вакцины или не переносят их3. Таким образом, исследования продолжаются быстрыми темпами с целью выявления эффективных кандидатов на лекарства путем применения дополнительных стратегий. Одним из подходов, которому мы недавно следовали, является массовый рентгенокристаллографический скрининг ингибиторов основной протеазы Mpro SARS-CoV-2, необходимого белка в процессе репликации вируса и, следовательно, важной мишени для лекарств4. Мы идентифицировали шесть соединений, ингибирующих Mpro, которые проявили противовирусную активность, и эти соединения в настоящее время приближаются к стадии доклинических исследований4.

Геном одноцепочечной РНК коронавирусов с положительным смыслом кодирует 16 неструктурных полипротеинов (nsps 1–16). Папаин-подобная протеаза (PLpro) — это домен, который является частью гена nsp3, крупнейшего зрелого белка SARS-CoV-25. PLpro необходим для распознавания и расщепления мотива LXGG в предварительно обработанных полипротеинах между nsp1/2, nsp2/3 и nsp3/4 до функциональных единиц для инициации, репликации и транскрипции вирусного генома6,7. Помимо протеолитической активности, PLpro также может связывать и расщеплять цепи убиквитина или ISG15 (интерферон-стимулированный генный продукт 15) из убиквитинированных или ISGилированных белков8. Деубиквитиназа (DUB), а также деИСГилирующая активность жизненно важны для коронавирусов, поскольку они противодействуют иммунным ответам хозяина. Было показано, что моноубиквитинирование на мембранах эндоплазматического ретикулума (ЭР) регулирует эндоцитоз и транспорт везикул и, таким образом, важно для распространения коронавируса9. С другой стороны, ISG15 вызывает модификации метаболических путей в сторону чрезмерных воспалительных и аутоиммунных реакций из-за нарушений регуляции системы интерферона10,11. Белки-мишени для коронавируса, такие как IRF3 (регуляторный фактор интерферона 3), должны конъюгироваться с ISG15, чтобы правильно фосфорилироваться для их проникновения в ядро, где они необходимы для последующих сигнальных событий, например, через путь IFN-β12 для активации противовирусного действия. иммунная реакция. Таким образом, активность цистеиновой протеазы вместе с деубиквитиназной и деИСГилирующей активностью PLpro, несомненно, делает этот фермент очень многообещающей мишенью для исследований по поиску лекарств13,14. Кроме того, важность PLpro как мишени для лекарств была подчеркнута в нескольких недавних исследованиях13,14,15,16,17,18,19,20,21,22, в которых были выявлены новые и неожиданные мутации в домене PLpro гена nsp3 из вызывающие беспокойство варианты SARS-CoV-2 (ЛОС), которые в настоящее время циркулируют в разных частях мира23,24.