Screening af nye antivirale forbindelser fra naturproduktbiblioteket i traditionel kinesisk medicin baseret p\u00e5 strukturen af ebola-virusglykoproteinmonomerer
\nEbolavirus (EBOV) er en indkapslet filament\u00f8s virus, der for\u00e5rsager akut h\u00e6moragisk feber, som er en zoonotisk infektionssygdom, der almindeligvis findes hos primater, med en d\u00f8delighed p\u00e5 op til 50% til 90%. I de senere \u00e5r har der v\u00e6ret flere alvorlige ebolaudbrud i Vestafrika, men indtil videre er der ikke godkendt nogen specifikke l\u00e6gemidler til behandling af h\u00e6moragisk ebolafeber til salg. EBOV's indtr\u00e6ngen i v\u00e6rtsceller er et kritisk trin i infektionen, som formidles af det virale transmembrane enkeltglykoprotein EBOV sgP p\u00e5 overfladen. Dette type I-fusionsprotein indeholder to underenheder, der er forbundet med disulfidbindinger, nemlig GP1, der er eksponeret p\u00e5 overfladen, og GP2, der er indlejret i den virale membran. Efter binding til v\u00e6rtscellen via celleoverfladefastg\u00f8relsesfaktorer internaliseres virussen, og de tilsvarende cysteinproteaser og proteaser i endosomet spalter de fleste af peptidk\u00e6derne i GP1-underenheden og eksponerer receptorbindingsstedet. Denne konformations\u00e6ndring af GP letter fusionen af v\u00e6rtsvirusmembranen og den efterf\u00f8lgende frigivelse af virusgenomet. Denne fusionsmekanisme ligner HIV-1-virus og influenzavirus. Derfor kan udvikling af inhibitormolekyler, der effektivt interfererer med konformationsovergangen af EBOV sgP, hj\u00e6lpe med at blokere virusinvasion og -replikation.<\/p>\n
I 2019 lykkedes det Elizabeth E. Fry og hendes team fra Institut for Strukturel Biologi ved University of Oxford i Storbritannien at fremstille EBOV sgP-protein ved hj\u00e6lp af proteinekspressionsoprensningskrystalliseringsteknologi og bestemme dets tredimensionelle struktur ved hj\u00e6lp af r\u00f8ntgendiffraktionseksperimenter (RCSB Protein Data Bank ID: 5JQ7), hvilket gav en virtuel computerscreeningmodel. P\u00e5 grund af den unikke struktur og mangfoldighed af naturlige produkter, is\u00e6r traditionelle kinesiske mediciningrediensbiblioteker, er de desuden blevet brugt til at behandle forskellige kroniske og infekti\u00f8se sygdomme og kan ogs\u00e5 bruges til at udforske anti-ebola-virusinhibitorer. Baseret p\u00e5 ovenst\u00e5ende overvejelser anvender denne unders\u00f8gelse computersimuleringsteknologi til at screene EBOV sgP-inhibitormolekyler fra naturproduktbiblioteket i traditionel kinesisk medicin.<\/p>\n
Ahmads forskningsgruppe m\u00e5lrettede f\u00f8rst den tredimensionelle struktur af EBOV-GP transmembrane glycoprotein trimer hulrum baseret p\u00e5 Mcule-forbindelsesbiblioteket i 2017 \uff08 https:\/\/mcule.com\/database \/ Udf\u00f8r virtuel screening i stor skala af h\u00e6mmere ved hj\u00e6lp af to molekyl\u00e6re docking-software, Auto Dock Vina og Flex-X, kombineret med online analysev\u00e6rkt\u00f8j admetSAR \uff08 http:\/\/www.admetexp.org \uff09ADMET-filtrering blev udf\u00f8rt, og tre hitmolekyler blev fundet. Siden 2000 har der v\u00e6ret kontinuerlige udbrud af ebolavirus, og forskning og udvikling af antivirale molekyler er fortsat et globalt hotspot for farmaceutisk forskning. For at udvinde antivirale aktive molekyler fra naturproduktbiblioteket i traditionel kinesisk medicin trak denne unders\u00f8gelse derfor p\u00e5 forskningsideerne i denne artikel, \u00e6ndrede m\u00e5let fra EBOV-GP-trimer til monomer og redesignede den eksperimentelle metode til virtuel screening i flere runder. Screeningsstrategien bruger dyrere algoritmer til at forbedre n\u00f8jagtigheden af forudsigelsen s\u00e5 meget som muligt, reducere den falske positive sats for virtuel screening og bedre forudsige bindingskonformationen. Derudover er molekyl\u00e6r dynamiksimulering og beregning af fri bindingsenergi ogs\u00e5 vigtige v\u00e6rkt\u00f8jer til at studere styrken af proteininhibitorinteraktioner. GROMACS-softwaren bruges til molekyl\u00e6r dynamiksimulering, og MM\/PBSA-algoritmen bruges til at forudsige systemets frie bindingsenergi efter stabilisering. Disse metoder giver ikke kun detaljer om interaktionen mellem proteiner og inhibitorer p\u00e5 atomart og molekyl\u00e6rt niveau, men letter ogs\u00e5 belysningen af det strukturelle affinitetsforhold mellem proteininhibitorkomplekser.<\/p>\n
For effektivt at forstyrre konformationsovergangen af EBOV sgP er denne unders\u00f8gelse rettet mod det aktive hulrum i EBOV GP-monomer og udgraver inhibitormolekyler fra naturproduktbiblioteket i traditionel kinesisk medicin for at hj\u00e6lpe med at blokere v\u00e6rtsvirusmembranfusion. F\u00f8rst f\u00f8lges Lipinskis fem principper og Verbers tre principper for at filtrere forbindelser, der overtr\u00e6der princippet om l\u00e6gemiddellighed; Derefter blev Glide-software brugt til at udf\u00f8re molekyl\u00e6re dockingberegninger med tre forskellige n\u00f8jagtigheder, nemlig high-throughput HTVS, standardpr\u00e6cision SP og ultrapr\u00e6cision XP, hvilket gradvist reducerede st\u00f8rrelsen p\u00e5 kandidatforbindelsesbiblioteket; Derefter blev Schr\u00f6dingers QikDrop-program brugt til at forudsige ADMET-egenskaberne for hitmolekylet og sammenlignet med admetSAR til filtreringsstrategi. To n\u00f8gleindikatorer til farmakokinetisk analyse og l\u00e6gemiddelsikkerhedsanalyse, herunder hepatotoksicitet HERG_IC50 og oral biotilg\u00e6ngelighed, blev tilf\u00f8jet. Kombineret med Lipinski Ro5- og Verber Ro3-forudsagte v\u00e6rdier blev der foretaget en relativt omfattende evaluering af l\u00e6gemidler; I processen med at analysere bindingstilstanden mellem m\u00e5lproteiner og hitmolekyler blev h\u00f8jtydende GPU-accelerationsteknologi brugt til at simulere biomolekylers bev\u00e6gelsestilstand under \u00e6gte fysiologiske saltopl\u00f8sningsforhold. Molekyl\u00e6rdynamiksimuleringer blev udf\u00f8rt i 50 ns, og MM\/GBSA- og MM\/PBSA-algoritmer blev brugt til at forudsige den frie bindingsenergi og forbedre berigelsesn\u00f8jagtigheden. Endelig viste hitmolekylerne MOL006834, MOL000174, MOL002192 og MOL012524, baseret p\u00e5 XP Glide-score, RMSD, RMSF, MM\/GBSA-bindingsenergi, MM\/PBSA-bindingsenergi og ADME-forudsigelse, fremragende bindingsaffinitet og gode l\u00e6gemiddellignende egenskaber over for EBOV sgP's aktive site; Forudsige de sande bindingskonformationer af hitmolekylerne MOL006834, MOL000174, MOL002192, MOL012524 med transmembrane glykoproteiner p\u00e5 atomart og molekyl\u00e6rt niveau, herunder hydrogenbinding, hydrofobe interaktioner, ioniske bindinger, \u03c0 - \u03c0 stablingskr\u00e6fter osv., der viser fremragende interaktioner med vigtige aminosyrerester. Disse fire hitmolekyler kan k\u00f8bes kommercielt og udvikles som ledende forbindelser til EBOV sgP-h\u00e6mmere samt valideres gennem l\u00e6gemiddelaktivitetseksperimenter. Det skal p\u00e5peges, at ebolavirus har en h\u00f8j d\u00f8delighed og h\u00f8j overf\u00f8rbarhed, og at de relevante krav til biosikkerhed er ekstremt strenge. Eksperimenter med test af antiviral aktivitet skal udf\u00f8res i laboratorier p\u00e5 biosikkerhedsniveau 4, og der er ikke mange laboratorier i Kina med dette niveau, hvilket begr\u00e6nser grundforskningen i ebolavirus. Derfor er resultaterne af denne unders\u00f8gelse begr\u00e6nset til de tidlige stadier af l\u00e6gemiddeludvikling og mangler eksperimentel datasupport s\u00e5som validering af antiviral aktivitet og ADMET-evaluering. I den senere fase er det n\u00f8dvendigt at samarbejde med relevante virologiske forskningsteams og bruge professionelle virologiske forskningsplatforme til at udf\u00f8re sikker og effektiv biologisk validering.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
Screening of novel antiviral compounds from the natural product library of traditional Chinese medicine based on the structure of Ebola virus glycoprotein monomers Ebola virus (EBOV) is a enveloped filamentous virus that causes acute hemorrhagic fever, which is a zoonotic infectious disease commonly found in primates, with a mortality rate of up to 50% to […]<\/p>","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[20],"tags":[],"yoast_head":"\n