Attività antivirale dei composti fenolici naturali in complesso in un sito allosterico della SARS

Jun 13, 2023

Biologia delle comunicazioni volume 5, numero articolo: 805 (2022) Citare questo articolo

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La proteasi simile alla papaina SARS-CoV-2 (PLpro) copre molteplici funzioni. Oltre all’attività della cisteina-proteasi, che facilita la scissione della catena polipeptidica virale, PLpro ha la funzione aggiuntiva e vitale di rimuovere l’ubiquitina e l’ISG15 (gene 15 stimolato dall’interferone) dalle proteine ​​della cellula ospite per supportare i coronavirus nell’eludere le risposte immunitarie innate dell’ospite. Abbiamo identificato tre composti fenolici legati a PLpro, prevenendo interazioni molecolari essenziali con ISG15 mediante lo screening di una libreria di composti naturali. I composti identificati mediante screening a raggi X e complessati con PLpro dimostrano una chiara inibizione di PLpro in un test di attività di deISGylation. Due composti mostrano un'attività antivirale distinta nei test della linea cellulare Vero e uno ha inibito un effetto citopatico in intervalli di concentrazione non citotossici. Nel contesto dell’aumento delle mutazioni di PLpro nelle nuove varianti in evoluzione di SARS-CoV-2, i composti naturali che abbiamo identificato possono anche ripristinare i processi di risposta immunitaria antivirale dell’ospite che sono sottoregolati nelle infezioni da COVID-19.

La malattia da coronavirus COVID-19, causata da SARS-CoV-2, rimane devastante con un numero elevato di infezioni e decessi1. Diversi vaccini approvati e altamente efficaci contro il COVID-19 sono stati sviluppati in tutto il mondo in solo un anno. Tuttavia, questi vaccini non sono disponibili in modo uniforme in tutto il mondo e di conseguenza sono già emerse nuove varianti di SARS-CoV-2 che potrebbero influire sull’efficacia dei vaccini disponibili in futuro2. Parallelamente, sono necessari maggiori sforzi per identificare e ottimizzare trattamenti alternativi per i pazienti infetti da SARS-CoV-2, che non rispondono o non tollerano i vaccini3. Pertanto, la ricerca è in corso a un ritmo rapido per identificare farmaci candidati efficaci applicando strategie complementari. Un approccio che abbiamo seguito di recente è lo screening cristallografico massiccio a raggi X per gli inibitori della proteasi principale Mpro della SARS-CoV-2, una proteina essenziale nel processo di replicazione virale e quindi un importante bersaglio farmacologico4. Abbiamo identificato sei composti che inibiscono Mpro che hanno mostrato attività antivirale e questi composti si stanno attualmente avvicinando alla fase delle indagini precliniche4.

Il genoma di RNA a filamento singolo con senso positivo dei coronavirus codifica per 16 poliproteine ​​non strutturali (nsps 1–16). La proteasi simile alla papaina (PLpro) è un dominio che fa parte del gene nsp3, la più grande proteina matura della SARS-CoV-25. PLpro è necessario per riconoscere e scindere il motivo LXGG all'interno delle poliproteine ​​preelaborate tra nsp1/2, nsp2/3 e nsp3/4 in unità funzionali per l'inizio, la replicazione e la trascrizione del genoma virale6,7. Oltre all'attività proteolitica, PLpro può anche legare e scindere le catene di ubiquitina o ISG15 (prodotto genico stimolato dall'interferone 15) da proteine ​​ubiquitinate o ISGilate8. La deubiquitinasi (DUB), così come le attività deISGylating, sono vitali affinché i coronavirus possano antagonizzare le risposte immunitarie dell’ospite. È stato dimostrato che la mono-ubiquitinazione sulle membrane del reticolo endoplasmatico (ER) regola l'endocitosi e il traffico di vescicole ed è quindi importante per la propagazione del coronavirus9. D'altra parte, ISG15 provoca modifiche del percorso metabolico verso risposte infiammatorie e autoimmuni eccessive dovute a disregolazioni del sistema dell'interferone10,11. Le proteine ​​bersaglio del coronavirus, come l'IRF3 (fattore regolatorio dell'interferone 3), devono coniugarsi con ISG15 per essere correttamente fosforilate per il loro ingresso nel nucleo dove sono necessarie per eventi di segnalazione a valle, ad esempio, attraverso la via dell'IFN-β12 per suscitare un antivirale risposta immunitaria. Pertanto, l'attività della proteasi della cisteina, insieme all'attività di deubiquitinasi e deISGilante di PLpro, rendono senza dubbio questo enzima un bersaglio molto promettente per le indagini sulla scoperta di farmaci13,14. Inoltre, l'importanza di PLpro come bersaglio farmacologico è stata evidenziata in diversi studi recenti13,14,15,16,17,18,19,20,21,22 che hanno identificato mutazioni nuove e inaspettate nel dominio PLpro del gene nsp3 da le varianti preoccupanti di SARS-CoV-2 (VOC), attualmente circolanti in diverse parti del mondo23,24.