Ebola virüsü glikoprotein monomerlerinin yapısına dayalı olarak geleneksel Çin tıbbının doğal ürün kütüphanesinden yeni antiviral bileşiklerin taranması
Ebola virüsü (EBOV), primatlarda yaygın olarak bulunan zoonotik bir enfeksiyon hastalığı olan akut hemorajik ateşe neden olan ve ölüm oranı 50% ila 90%'ye kadar çıkan zarflı filamentöz bir virüstür. Son yıllarda, Batı Afrika'da birkaç ciddi Ebola salgını yaşanmıştır, ancak şu ana kadar hiçbir spesifik anti Ebola hemorajik ateş tedavi ilacı satış için onaylanmamıştır. EBOV'un konak hücrelere girişi, EBOV sgP'nin viral yüzey transmembran tek glikoproteininin aracılık ettiği enfeksiyonda kritik bir adımdır. Bu tip I füzyon proteini, yüzeyde açıkta bulunan GP1 ve viral membrana gömülü GP2 olmak üzere disülfit bağlarıyla birbirine bağlı iki alt birim içerir. Hücre yüzeyine bağlanma faktörleri aracılığıyla konakçı hücreye bağlandıktan sonra virüs içselleştirilir ve endozomdaki ilgili sistein proteazlar ve proteazlar GP1 alt biriminin peptit zincirlerinin çoğunu parçalayarak reseptör bağlanma bölgesini açığa çıkarır. GP'nin bu konformasyonel geçişi konak virüs membran füzyonunu ve ardından virüs genomunun salınmasını kolaylaştırır. Bu füzyon mekanizması HIV-1 virüsü ve influenza virüsüne benzer. Bu nedenle, EBOV sgP'nin konformasyonel geçişine etkili bir şekilde müdahale eden inhibitör moleküllerin geliştirilmesi, virüs istilasını ve replikasyonunu engellemeye yardımcı olabilir.

2019 yılında, Birleşik Krallık'taki Oxford Üniversitesi Yapısal Biyoloji Bölümü'nden Elizabeth E. Fry ve ekibi, protein ekspresyon saflaştırma kristalizasyon teknolojisini kullanarak EBOV sgP proteinini başarıyla hazırladı ve X-ışını kırınım deneylerini kullanarak üç boyutlu yapısını belirledi (RCSB Protein Veri Bankası Kimliği: 5JQ7) ve bir bilgisayar sanal tarama modeli sağladı. Buna ek olarak, doğal ürünlerin, özellikle geleneksel Çin tıbbı bileşen kütüphanelerinin benzersiz yapısı ve çeşitliliği nedeniyle, çeşitli kronik ve bulaşıcı hastalıkları tedavi etmek için kullanılmıştır ve ayrıca anti Ebola virüsü inhibitörlerini keşfetmek için de kullanılabilir. Yukarıdaki hususlara dayanarak, bu çalışma geleneksel Çin tıbbının doğal ürün kütüphanesinden EBOV sgP inhibitör moleküllerini taramak için bilgisayar simülasyon teknolojisini benimsemektedir.

Ahmad'ın araştırma grubu ilk olarak 2017 yılında Mcule bileşik kütüphanesine dayanarak EBOV-GP transmembran glikoprotein trimer boşluklarının üç boyutlu yapısını hedeflemiştir （ https://mcule.com/database / Online analiz aracı admetSAR ile birlikte iki moleküler yerleştirme yazılımı olan Auto Dock Vina ve Flex-X kullanarak inhibitörlerin büyük ölçekli sanal taramasını gerçekleştirmiştir （ http://www.admetexp.org ） ADMET filtreleme gerçekleştirilmiş ve üç hit molekül bulunmuştur. 2000 yılından bu yana sürekli Ebola virüsü salgınları yaşanmaktadır ve antiviral moleküllerin araştırılması ve geliştirilmesi küresel bir farmasötik araştırma noktası olmaya devam etmektedir. Bu nedenle, geleneksel Çin tıbbının doğal ürün kütüphanesinden antiviral aktif moleküller çıkarmak için, bu çalışma bu makalenin araştırma fikirlerinden yararlanmış, hedefi EBOV-GP trimerden monomere değiştirmiş ve çok turlu sanal taramanın deneysel yöntemini yeniden tasarlamıştır. Tarama stratejisi, tahminin doğruluğunu mümkün olduğunca artırmak, sanal taramanın yanlış pozitif oranını azaltmak ve bağlanma konformasyonunu daha iyi tahmin etmek için daha pahalı algoritmalar kullanır. Ayrıca, moleküler dinamik simülasyonu ve bağlanma serbest enerji hesaplaması da protein inhibitör etkileşimlerinin gücünü incelemek için önemli araçlardır. Moleküler dinamik simülasyonu için GROMACS yazılımı ve stabilizasyondan sonra sistemin bağlanma serbest enerjisini tahmin etmek için MM/PBSA algoritması kullanılır. Bu yöntemler sadece proteinler ve inhibitörler arasındaki etkileşimin atomik ve moleküler seviyelerde ayrıntılarını sağlamakla kalmaz, aynı zamanda protein inhibitör kompleksleri arasındaki yapısal afinite ilişkisinin aydınlatılmasını da kolaylaştırır.

EBOV sgP'nin konformasyonel geçişine etkili bir şekilde müdahale etmek için, bu çalışma EBOV GP monomerinin aktif boşluğunu hedeflemekte ve konak virüs membran füzyonunu engellemeye yardımcı olmak için geleneksel Çin tıbbının doğal ürün kütüphanesinden inhibitör molekülleri çıkarmaktadır. İlk olarak, ilaç benzerliği ilkesini ihlal eden bileşikleri filtrelemek için Lipinski Beş İlkesi ve Verber Üç İlkesi takip edilmiştir; Daha sonra, yüksek verimli HTVS, standart hassas SP ve ultra hassas XP olmak üzere üç farklı doğrulukta moleküler yerleştirme hesaplamaları yapmak için Glide yazılımı kullanılmış ve aday bileşik kütüphanesinin boyutu kademeli olarak azaltılmıştır; Daha sonra, Schrodinger'in QikDrop programı, isabet molekülünün ADMET özelliklerini tahmin etmek için kullanılmış ve filtreleme stratejisi için admetSAR ile karşılaştırılmıştır. Hepatotoksisite HERG_IC50 ve oral biyoyararlanım dahil olmak üzere farmakokinetik ve ilaç güvenliği analizi için iki temel gösterge eklenmiştir. Lipinski Ro5 ve Verber Ro3 tahmini değerleri ile birlikte, nispeten kapsamlı bir ilaç benzeri değerlendirme yapıldı; Hedef proteinler ve hit moleküller arasındaki bağlanma modunu analiz etme sürecinde, gerçek fizyolojik salin çözücü koşulları altında biyomoleküllerin hareket durumunu simüle etmek için yüksek performanslı GPU hızlandırma teknolojisi kullanıldı. Moleküler dinamik simülasyonları 50 ns için gerçekleştirilmiş ve bağlanma serbest enerjisini tahmin etmek ve zenginleştirme doğruluğunu artırmak için MM/GBSA ve MM/PBSA algoritmaları kullanılmıştır. Son olarak, XP Glide skoru, RMSD, RMSF, MM/GBSA bağlanma enerjisi, MM/PBSA bağlanma enerjisi ve ADME tahminine dayanarak, MOL006834, MOL000174, MOL002192 ve MOL012524 isabet molekülleri EBOV sgP aktif bölgesine karşı mükemmel bağlanma afinitesi ve iyi ilaç benzeri özellikler göstermiştir; MOL006834, MOL000174, MOL002192, MOL012524 isabet moleküllerinin transmembran glikoproteinlerle gerçek bağlanma konformasyonlarını hidrojen bağı, hidrofobik etkileşimler, iyonik bağlar, π - π istifleme kuvvetleri vb. dahil olmak üzere atomik ve moleküler seviyelerde tahmin etmek., anahtar amino asit kalıntıları ile mükemmel etkileşimler göstermektedir. Bu dört hit molekül ticari olarak satın alınabilir ve EBOV sgP inhibitörleri için öncü bileşikler olarak geliştirilebilir, ayrıca ilaç aktivitesi deneyleri ile doğrulanabilir. Ebola virüsünün yüksek ölüm oranına ve yüksek bulaşıcılığa sahip olduğu ve ilgili biyogüvenlik gerekliliklerinin son derece katı olduğu belirtilmelidir. Antiviral aktivite test deneylerinin biyogüvenlik seviyesi 4 laboratuvarlarda yapılması gerekmektedir ve Çin'de bu seviyeye sahip çok fazla laboratuvar bulunmamaktadır, bu da Ebola virüsü üzerine temel araştırmaları kısıtlamaktadır. Bu nedenle, bu çalışmanın sonuçları ilaç geliştirmenin erken aşamalarıyla sınırlıdır ve antiviral aktivite doğrulaması ve ADMET değerlendirmesi gibi deneysel veri desteğinden yoksundur. Daha sonraki aşamada, güvenli ve etkili biyolojik doğrulama yapmak için ilgili viroloji araştırma ekipleriyle işbirliği yapmak ve profesyonel viroloji araştırma platformlarını kullanmak gerekmektedir.