Atividade antiviral de compostos fenólicos naturais em complexo em um sítio alostérico da SARS

Jun 13, 2023

Biologia das Comunicações, volume 5, número do artigo: 805 (2022) Citar este artigo

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A protease semelhante à papaína SARS-CoV-2 (PLpro) cobre múltiplas funções. Além da atividade da cisteína-protease, facilitando a clivagem da cadeia polipeptídica viral, o PLpro tem a função adicional e vital de remover a ubiquitina e o ISG15 (gene 15 estimulado pelo interferon) das proteínas da célula hospedeira para apoiar os coronavírus na evasão das respostas imunes inatas do hospedeiro. Identificamos três compostos fenólicos ligados ao PLpro, evitando interações moleculares essenciais com o ISG15 através da triagem de uma biblioteca de compostos naturais. Os compostos identificados por rastreio de raios X e complexados com PLpro demonstram uma clara inibição de PLpro num ensaio de actividade de deISGilação. Dois compostos exibem atividade antiviral distinta em ensaios de linhagem celular Vero e um inibiu um efeito citopático em faixas de concentração não citotóxicas. No contexto do aumento das mutações PLpro nas novas variantes em evolução do SARS-CoV-2, os compostos naturais que identificamos também podem restabelecer os processos de resposta imune antiviral do hospedeiro que são regulados negativamente nas infecções por COVID-19.

A doença coronavírus COVID-19, causada pelo SARS-CoV-2, continua devastadora, com elevado número de infecções e mortes1. Várias vacinas aprovadas e altamente eficazes contra a COVID-19 foram desenvolvidas em todo o mundo em apenas um ano. No entanto, estas vacinas não estão uniformemente disponíveis em todo o mundo e, consequentemente, já surgiram novas variantes do SARS-CoV-2 que podem ter impacto na eficácia das vacinas disponíveis no futuro2. Paralelamente, são necessários mais esforços para identificar e otimizar tratamentos alternativos para pacientes infectados pelo SARS-CoV-2, que não respondem ou não toleram as vacinas3. Assim, a investigação está em curso a um ritmo rápido para identificar candidatos a medicamentos eficazes através da aplicação de estratégias complementares. Uma abordagem, que seguimos recentemente, é a triagem cristalográfica maciça de raios X para inibidores da principal protease Mpro do SARS-CoV-2, uma proteína essencial no processo de replicação viral e, portanto, um importante alvo do medicamento4. Identificamos seis compostos inibidores de Mpro que apresentaram atividade antiviral e esses compostos estão atualmente se aproximando da etapa de investigações pré-clínicas4.

O genoma de RNA de fita simples de sentido positivo dos coronavírus codifica 16 poliproteínas não estruturais (nsps 1–16). A protease semelhante à papaína (PLpro) é um domínio que faz parte do gene nsp3, a maior proteína madura do SARS-CoV-25. O PLpro é necessário para reconhecer e clivar o motivo LXGG dentro de poliproteínas pré-processadas entre nsp1/2, nsp2/3 e nsp3/4 em unidades funcionais para iniciação, replicação e transcrição do genoma viral6,7. Além da atividade proteolítica, o PLpro também pode ligar e clivar cadeias de ubiquitina ou ISG15 (produto gênico estimulado por interferon 15) de proteínas ubiquitinadas ou ISGiladas . A deubiquitinase (DUB), bem como as atividades deisgilantes, são vitais para que os coronavírus antagonizem as respostas imunológicas do hospedeiro. Foi demonstrado que a mono-ubiquitinação nas membranas do retículo endoplasmático (ER) regula a endocitose e o tráfego de vesículas e, portanto, é importante para a propagação do coronavírus9. Por outro lado, o ISG15 causa modificações na via metabólica em direção a respostas inflamatórias e autoimunes excessivas devido a desregulações do sistema interferon10,11. As proteínas alvo do coronavírus, como o IRF3 (fator regulador do interferon 3), precisam ser conjugadas com o ISG15 para serem corretamente fosforiladas para sua entrada no núcleo, onde são necessárias para eventos de sinalização a jusante, por exemplo, através da via do IFN-β12 para provocar um efeito antiviral. resposta imune. Portanto, a atividade da cisteína protease, juntamente com a atividade desubiquitinase e de deISGilação do PLpro, sem dúvida, tornam esta enzima um alvo muito promissor para investigações de descoberta de medicamentos . Além disso, a importância do PLpro como alvo de medicamento foi destacada em vários estudos recentes13,14,15,16,17,18,19,20,21,22 que identificaram mutações novas e inesperadas no domínio PLpro do gene nsp3 de as variantes preocupantes do SARS-CoV-2 (VOC), atualmente circulando em diferentes partes do mundo23,24.