Criblage de nouveaux composés antiviraux issus de la bibliothèque de produits naturels de la médecine traditionnelle chinoise sur la base de la structure des monomères de la glycoprotéine du virus Ebola
Le virus Ebola (EBOV) est un virus filamenteux enveloppé qui provoque une fièvre hémorragique aiguë. Il s'agit d'une maladie infectieuse zoonotique communément rencontrée chez les primates, avec un taux de mortalité pouvant atteindre 50% à 90%. Ces dernières années, plusieurs épidémies graves d'Ebola se sont déclarées en Afrique de l'Ouest, mais aucun médicament spécifique contre la fièvre hémorragique Ebola n'a encore été autorisé à la vente. L'entrée de l'EBOV dans les cellules hôtes est une étape critique de l'infection, médiée par la glycoprotéine unique transmembranaire de surface de l'EBOV, la sgP. Cette protéine de fusion de type I contient deux sous-unités reliées par des liaisons disulfures, à savoir la GP1 exposée à la surface et la GP2 intégrée dans la membrane virale. Après s'être lié à la cellule hôte par l'intermédiaire de facteurs d'attachement à la surface cellulaire, le virus est internalisé et les protéases à cystéine correspondantes ainsi que les protéases de l'endosome clivent la plupart des chaînes peptidiques de la sous-unité GP1, exposant ainsi le site de liaison du récepteur. Cette transition conformationnelle de la GP facilite la fusion de la membrane du virus hôte et la libération subséquente du génome du virus. Ce mécanisme de fusion est similaire à celui du virus HIV-1 et du virus de la grippe. Par conséquent, la mise au point de molécules inhibitrices qui interfèrent efficacement avec la transition conformationnelle du sgP de l'EBOV peut contribuer à bloquer l'invasion et la réplication du virus.

En 2019, Elizabeth E. Fry et son équipe du département de biologie structurelle de l'Université d'Oxford au Royaume-Uni ont réussi à préparer la protéine sgP de l'EBOV en utilisant la technologie de cristallisation par purification de l'expression des protéines, et ont déterminé sa structure tridimensionnelle à l'aide d'expériences de diffraction des rayons X (RCSB Protein Data Bank ID : 5JQ7), fournissant ainsi un modèle de criblage virtuel sur ordinateur. En outre, en raison de la structure unique et de la diversité des produits naturels, en particulier des bibliothèques d'ingrédients de la médecine traditionnelle chinoise, ils ont été utilisés pour traiter diverses maladies chroniques et infectieuses, et peuvent également être utilisés pour explorer les inhibiteurs du virus Ebola. Sur la base des considérations ci-dessus, cette étude adopte la technologie de simulation informatique pour cribler les molécules inhibitrices de la sgP de l'EBOV à partir de la bibliothèque de produits naturels de la médecine traditionnelle chinoise.

Le groupe de recherche d'Ahmad a d'abord ciblé la structure tridimensionnelle des cavités du trimère de la glycoprotéine transmembranaire EBOV-GP sur la base de la bibliothèque de composés Mcule en 2017（ https://mcule.com/database /Conduire un criblage virtuel à grande échelle d'inhibiteurs en utilisant deux logiciels d'amarrage moléculaire, Auto Dock Vina et Flex-X, combinés à l'outil d'analyse en ligne admetSAR（ http://www.admetexp.org ）Le filtrage ADMET a été effectué et trois molécules à succès ont été trouvées. Depuis 2000, le virus Ebola n'a cessé de se déclarer et la recherche et le développement de molécules antivirales restent un point chaud de la recherche pharmaceutique mondiale. Par conséquent, afin d'extraire des molécules antivirales actives de la bibliothèque de produits naturels de la médecine traditionnelle chinoise, cette étude s'est inspirée des idées de recherche de cet article, a changé la cible du trimère d'EBOV-GP en monomère et a repensé la méthode expérimentale du criblage virtuel à plusieurs tours. La stratégie de criblage utilise des algorithmes plus coûteux pour améliorer autant que possible la précision de la prédiction, réduire le taux de faux positifs du criblage virtuel et mieux prédire la conformation de liaison. En outre, la simulation de la dynamique moléculaire et le calcul de l'énergie libre de liaison sont également des outils importants pour étudier la force des interactions entre les protéines et les inhibiteurs. Le logiciel GROMACS est utilisé pour la simulation de la dynamique moléculaire, et l'algorithme MM/PBSA est utilisé pour prédire l'énergie libre de liaison du système après stabilisation. Ces méthodes fournissent non seulement des détails sur l'interaction entre les protéines et les inhibiteurs aux niveaux atomique et moléculaire, mais facilitent également l'élucidation de la relation d'affinité structurelle entre les complexes protéine-inhibiteur.

Afin d'interférer efficacement avec la transition conformationnelle du sgP de l'EBOV, cette étude cible la cavité active du monomère GP de l'EBOV et extrait des molécules inhibitrices de la bibliothèque de produits naturels de la médecine traditionnelle chinoise pour aider à bloquer la fusion de la membrane du virus de l'hôte. Tout d'abord, les cinq principes de Lipinski et les trois principes de Verber ont été appliqués pour filtrer les composés qui ne respectent pas le principe de similitude avec le médicament ; ensuite, le logiciel Glide a été utilisé pour effectuer des calculs de docking moléculaire avec trois précisions différentes, à savoir HTVS à haut débit, SP de précision standard et XP d'ultra-précision, ce qui a permis de réduire progressivement la taille de la bibliothèque de composés candidats ; ensuite, le programme QikDrop de Schrodinger a été utilisé pour prédire les propriétés ADMET des molécules retenues et a été comparé à admetSAR pour la stratégie de filtrage. Deux indicateurs clés pour l'analyse de la pharmacocinétique et de la sécurité des médicaments, notamment l'hépatotoxicité HERG_IC50 et la biodisponibilité orale, ont été ajoutés. Dans le processus d'analyse du mode de liaison entre les protéines cibles et les molécules cibles, la technologie d'accélération GPU haute performance a été utilisée pour simuler l'état de mouvement des biomolécules dans des conditions physiologiques réelles de solvant salin. Des simulations de dynamique moléculaire ont été effectuées pendant 50 ns, et les algorithmes MM/GBSA et MM/PBSA ont été utilisés pour prédire l'énergie libre de liaison et améliorer la précision de l'enrichissement. Enfin, sur la base du score XP Glide, de la RMSD, de la RMSF, de l'énergie de liaison MM/GBSA, de l'énergie de liaison MM/PBSA et de la prédiction ADME, les molécules cibles MOL006834, MOL000174, MOL002192 et MOL012524 ont montré une excellente affinité de liaison et de bonnes propriétés médicamenteuses vis-à-vis du site actif de la sgP de l'EBOV ; Prédire les véritables conformations de liaison des molécules cibles MOL006834, MOL000174, MOL002192, MOL012524 avec les glycoprotéines transmembranaires aux niveaux atomique et moléculaire, y compris la liaison hydrogène, les interactions hydrophobes, les liaisons ioniques, les forces d'empilement π - π, etc., montrant d'excellentes interactions avec des résidus d'acides aminés clés. Ces quatre molécules à succès peuvent être achetées commercialement et développées en tant que composés principaux pour les inhibiteurs de la sgP de l'EBOV, et validées par des expériences sur l'activité des médicaments. Il convient de souligner que le virus Ebola a un taux de mortalité élevé et une grande transmissibilité, et que les exigences en matière de biosécurité sont extrêmement strictes. Les expériences de test de l'activité antivirale doivent être menées dans des laboratoires de niveau de biosécurité 4, et il n'y a pas beaucoup de laboratoires de ce niveau en Chine, ce qui limite la recherche fondamentale sur le virus Ebola. Par conséquent, les résultats de cette étude sont limités aux premières étapes du développement des médicaments et manquent de données expérimentales telles que la validation de l'activité antivirale et l'évaluation ADMET. À un stade ultérieur, il est nécessaire de collaborer avec les équipes de recherche en virologie concernées et d'utiliser des plateformes de recherche en virologie professionnelles pour effectuer une validation biologique sûre et efficace.