15 июня 2020, 00:00

Боцепревир, GC-376 и ингибиторы кальпаина II и XII ингибируют репликацию вируса SARS-CoV-2 путем воздействия на основную вирусную протеазу

Боцепревир, GC-376 и ингибиторы кальпаина II и XII ингибируют репликацию вируса SARS-CoV-2 путем воздействия на основную вирусную протеазу

Оригинал: Nature

Автор: Chunlong Ma et al.

Опубликовано: 15 июня 2020, Nature

Перевод: Анна Селюта, Фонд профилактики рака

Аннотация

Новый коронавирус SARS-CoV-2 начал циркулировать среди людей примерно в декабре 2019 года и в настоящее время привел к пандемии. COVID-19 — болезнь, вызываемая вирусом SARS-CoV-2, — очень заразна, при этом смертность от нее по данным на 26.05.2020 составляет около 6,35%. В настоящий момент от SARS-CoV-2 не существует ни вакцины, ни противовирусного препарата. В этом исследовании мы сообщаем об открытии ингибиторов, нацеленных на основную протеазу SARS-CoV-2 (M-protein/Mpro). Ферментативный анализ на основе FRET [1] позволил выявить, что несколько ингибиторов, включая боцепревир, GC-376 и ингибиторы кальпаина II и XII, обладают мощной активностью с субмикромолярными значениями IC50в ферментативном анализе (IC50 — концентрация полумаксимального ингибирования, количественный индикатор, который показывает, сколько нужно лиганда — ингибитора для ингибирования биологического процесса на 50%. — Здесь и далее прим. перев.).

Механизм действия был дополнительно охарактеризован при помощи ферментативных кинетических исследований (химические реакции, катализируемые ферментами), анализов связывания термического сдвига (измеряют изменения температуры термической денатурации и, следовательно, стабильность белка в различных условиях: при изменении концентрации лекарственного средства, рН буфера или ионной силы, окислительно-восстановительного потенциала или мутации последовательности) и нативной масс-спектрометрии [2]. Примечательно, что эти четыре соединения (боцепревир, GC-376, ингибиторы кальпаина II и XII) ингибируют репликацию вируса SARS-CoV-2 в клеточной культуре со значениями EC50 в диапазоне от 0,49 до 3,37 нм. (EC50 — полумаксимальная эффективная концентрация, концентрация лиганда, которая вызывает эффект, равный половине максимального возможного для данного лиганда по истечении некоторого промежутка времени. Эта величина обычно используется как характеристика мощности действия лиганда).

Примечательно, что боцепревир, ингибиторы кальпаина II и XII представляют собой новые виды соединений, которые отличаются от известных субстратных пептидомиметиков-ингибиторов Mpro. Сложная кристаллическая структура SARS-CoV-2 Mpro с GC-376, определенная с разрешением 2,15 ангстрем с тремя протомерами на асимметричную единицу (протомер — структурная единица олигомерных белков. Является наименьшей единицей, состоящей из по меньшей мере двух различных белковых цепей, которые образуют более крупный гетеро-олигомер в результате объединения двух или более копий этой единицы), выявила две уникальные конфигурации связывания. Это проливает свет на молекулярные взаимодействия и конформационную гибкость белка, лежащую в основе субстрата и связывания ингибитора с помощью Mpro. В целом, вышеперечисленные соединения обеспечивают многообещающие начало для дальнейшего развития терапии в отношении SARS-CoV-2.

Прим. перев.:

  1. Передача энергии флуоресцентного резонанса (FRET) — метод, при котором при взаимодействии двух молекул (каждая с флуоресцентной меткой) происходит передача энергии от одной молекулы к другой. Исследователи возбуждают один флуорофор (донор) лазером, а его результирующее излучение затем возбуждает второй флуорофор (акцептор) — при условии, что две меченые молекулы находятся достаточно близко друг от друга. Флуоресцентное излучение второго флуорофора обнаруживается в анализе FRET. biocompare.com
  2. Масс-спектрометрия — мощный метод исследования вещества, основанный на ионизации с последующим измерением массы молекул. Стадия ионизации — одна из наиболее проблемных, поскольку именно на ней вещество переходит из своего естественного состояния в газовую фазу. Различные методы ионизации позволяют анализировать различные фракции образца. Нативная масс-спектрометрия — метод ионизации белков с сохранением их естественной пространственной структуры, предполагающий более мягкие условия ионизации. polit.ru