Вычислительный поиск лекарств: изучение природных соединений, нацеленных на SARS-CoV-2
Пандемия COVID-19 подчеркнула острую необходимость в эффективных терапевтических средствах против SARS-CoV-2. Хотя вакцины помогли контролировать распространение вируса, появление новых вариантов продолжает бросать вызов глобальному здравоохранению. Низкомолекулярные ингибиторы, нацеленные на вирусные белки, могут служить эффективной альтернативой для контроля распространения COVID-19.
Исследовательская группа под руководством доцента Мд. Алтаф-Уль-Амина изучила природные соединения как потенциальные ингибиторы спайк-белка SARS-CoV-2 с помощью вычислительных методов.
В статье, опубликованной в Scientific Reports, команда использовала молекулярный докинг для скрининга библиотеки природных соединений, которые могут действовать против спайк-белка.
Моделируя взаимодействия на атомном уровне, они выявили несколько перспективных молекул с высокой аффинностью связывания. Такие соединения могут мешать механизмам проникновения вируса в клетку.
"Варианты спайк-белков можно разделить на пять различных кластеров на основе сходства их аминокислотных последовательностей и функций", — сказал доцент Мд. Алтаф-Уль-Амин. "Это кластеризация была выполнена с использованием разработанного нами алгоритма и программного обеспечения DPClusSBO".
Природные соединения для скрининга были взяты из базы данных KNApSAcK, также разработанной в лаборатории исследователей. Эта база содержит комплексный набор данных природных соединений, полезных для поиска лекарств.
Было идентифицировано 11 природных соединений:
Цефаэлин
Эметин
Узаригенин
Линифолин A
Кольхамин
(+)-Эпижасмоновая кислота
11-Гидроксивиттатин
Стауроспорин
Паксиллин
Среди них особенно примечателен кофеин, широко распространенный в кофе и других напитках. Молекулярный докинг и другие анализы показали, что кофеин прочно связывается с активным сайтом спайк-белка и демонстрирует высокую стабильность связывания. Анализ пригодности в качестве лекарства показал, что кофеин обладает отличной растворимостью и значительным потенциалом в качестве кандидата для перорального приема.
Обнаружение того, что широко известное и потребляемое соединение, такое как кофеин, может функционировать как ингибитор SARS-CoV-2, представляет интересную терапевтическую возможность.
Помимо потенциального противовирусного действия, кофеин играет двойную роль в широком спектре медицинских применений благодаря своим нейропротекторным и противораковым эффектам.
"Наши результаты подчеркивают потенциал природных соединений в борьбе с COVID-19. Выявленные соединения служат основой для дальнейшей экспериментальной проверки и стратегий разработки лекарств", — объясняет первый автор исследования Мухаммад Алькааф.
Это исследование вносит вклад в область вычислительного поиска лекарств, демонстрируя, как биоинформатика и молекулярное моделирование могут ускорить идентификацию новых вирусных ингибиторов.
Будущие исследования будут сосредоточены на in vitro и in vivo валидации выявленных соединений, а также на потенциальных структурных модификациях для усиления их противовирусной активности.