Дикетоны природного происхождения как потенциальные ковалентные лиганды белков SARS-CoV-2: исследование in silico методом докинга
https://doi.org/10.29235/1561-8331-2022-58-3-280-285
Аннотация
Компьютерный докинг, проведенный с использованием программы Autodock Vina, позволил выявить потенциал нескольких α- и β-дикетонов растений и других природных объектов в качестве ковалентных лигандов ряда белков коронавируса SARS-CoV-2 – возбудителя COVID-19. Выявлено, что энергией связывания (docking score, Ebind, ккал/мол) менее –7,5 с колоколизацией карбонильных групп на расстоянии не более 0,4 нм от атомов азота боковой цепи остатков аргинина белков коронавируса. β-Дикетоны 6-гингердион (код структуры по базе данных Pubchem CID162952), 8-гингердион (CID14440537), тетрагидрокуркумин (CID124072), а также α-дикетон валлитаксан E (CID132967478) обладали такими свойствами. Выявленные in silico взаимодействия указывают на возможность обнаружения их в эксперименте и исследования этих веществ или содержащих их природных материалов как средств борьбы с короновирусной инфекцией.
Ключевые слова
Об авторах
Я. В. ФалетровБеларусь
Фалетров Ярослав Вячеславович – кандидат химических наук, доцент, докторант кафедры высокомолекулярных соединений, ведущий научный сотрудник.
Ул. Ленинградская, 14, 220006, Минск
В. А. Старовойтова
Беларусь
Старовойтова Виктория Александровна – стажер младший научный сотрудника.
Ул. Ленинградская, 14, 220006, Минск
Г. И. Позняк
Беларусь
Позняк Глеб Игоревич – студент 5-го курса хим. фак.
Пр. Независимости, 4, 220030, Минск
В. М. Шкуматов
Беларусь
Шкуматов Владимир Макарович – член-корреспондент НАН Беларуси, доктор биологических наук, профессор, заведующий лабораторией.
Ул. Ленинградская, 14, 220006, Минск
Список литературы
1. Do Sputnik V Vaccine-Induced Antibodies Protect Against Seasonal Coronaviruses? Case Study / M. Koryukov [et al.] // Viral. Immunol. – 2022. – Vol. 35, N 2. – P. 138–141. https://doi.org/10.1089/vim.2021.0157
2. Rubin, E. J. The Potential of Intentional Drug Development / E. J. Rubin, L. R. Baden // New Eng. J. Med. – 2022. – Vol. 386, N 15. – P. 1463–1464. https://doi.org/10.1056/nejme2202160
3. Davids, M. S. Ibrutinib: a first in class covalent inhibitor of Bruton’s tyrosine kinase / M. S. David, J. R. Brown // Future Oncol. – 2014. – Vol. 10, N. 6. – P. 957–967. https://doi.org/10.2217/fon.14.51
4. Andrographolide and its fluorescent derivative inhibit the main proteases of 2019-nCoV and SARS-CoV through covalent linkage / T.-H. Shi [et al.] // Biochem. Biophys. Res. Commun. – 2020. – Vol. 533, N 3. – P. 467–473. https://doi.org/10.1016/j.bbrc.2020.08.086
5. Binding Studies of the Prodrug HAO472 to SARS-Cov-2 Nsp9 and Variants / M. Liu [et al.] // ACS Omega. – 2022. – Vol. 7, N 8. – P. 7327–7332. https://doi.org/10.1021/acsomega.1c07186
6. Reaction of the Butter Flavorant Diacetyl (2,3-Butanedione) with N-α-Acetylarginine: A Model for Epitope Formation with Pulmonary Proteins in the Etiology of Obliterative Bronchiolitis / J. M. Mathews [et al.] // J. Agric. Food Chem. – 2010. – Vol. 58, N 24. – P. 12761–12768. https://doi.org/10.1021/jf103251w
7. Arginine-Selective Chemical Labeling Approach for Identification and Enrichment of Reactive Arginine Residues in Proteins / S. K. Maheshika [et al.] // ACS Omega. – 2018. – Vol. 3, N 10. – P. 14229–14235. https://doi.org/10.1021/acsomega.8b01729
8. 1,3-Diketone-Modified Nucleotides and DNA for Cross-Linking with Arginine-Containing Peptides and Proteins / D.-L. Leone [et al.] // Angewandte. – 2021. – Vol. 60, N 32. – P. 17383–17387. https://doi.org/10.1002/anie.202105126
9. Osawa, T. A Novel Type of Antioxidant Isolated from Leaf Wax of Eucalyptus leaves / T. Osawa, M. Namiki // Agric. Biol. Chem. – 1981. – Vol. 45, N 3. – P. 735–739. https://doi.org/10.1080/00021369.1981.10864583
10. Solid and liquid state characterization of tetrahydrocurcumin using XRPD, FT-IR, DSC, TGA, LC-MS, GC-MS, and NMR and its biological activities // J. Pharm. Anal. – 2020. – Vol. 10, N 4. – P. 334–345. https://doi.org/10.1016/j.jpha.2020.02.005
11. Gingerdione from the rhizomes of Curcuma longa / A. El Demerdash [et al.] // Chem. Nat. Compd. – 2012. – Vol. 48, N 4. – P. 646–648. https://doi.org/10.1007/s10600-012-0333-y
12. Evaluation of the fluorescent probes Nile Red and 25-NBD-cholesterol as substrates for steroid-converting oxidoreductases using pure enzymes and microorganisms / Y. V. Faletrov [et al.] // FEBS J. – 2013. – Vol. 280, N 13. – P. 3109–3119. https://doi.org/10.1111/febs.12265
13. Trott, O. AutoDock Vina: improving the speed and accuracy of docking with a new scoring function, efficient optimization and multithreading / O. Trott, A. J. Olson // J. Comput. Chem. – 2010. – Vol. 31. – P. 455–461. https://doi.org/10.1002/jcc.21334
14. α-Glucosidase Inhibitory and Cytotoxic Taxane Diterpenoids from the Stem Bark of Taxus wallichiana / P.-H. Dang [et al.] // J. Nat. Prot. – 2017. – Vol. 80, N 4. – P. 1087–1095. https://doi.org/10.1021/acs.jnatprod.7b00006
15. Curcumin’s Metabolites, Tetrahydrocurcumin and Octahydrocurcumin, Possess Superior Anti-inflammatory Effects in vivo Through Suppression of TAK1-NF-κB Pathway / Z.-B. Zhang [et al.] // Front. Pharmacol. – 2018. – Vol. 9. https://doi.org/10.3389/fphar.2018.01181
16. Tetrahydrocurcumin mitigates acute hypobaric hypoxia-induced cerebral oedema and inflammation through the NF-κB/VEGF/MMP-9 pathway / Y. Pan [et al.] // Phytother. Res. – 2020. – Vol. 34, N 11. – P. 2963–2977. https://doi.org/10.1002/ptr.6724
17. Curcumin, an Inhibitor of PAK1, Potential Treatment for COVID-19 / M. Nemati [et al.] // J. Infectiol. – 2020. – Vol. 3, N 2. – P. 1–3. https://doi.org/10.29245/2689-9981/2020/2.1160
18. Potential Phytochemical Inhibitors of the Coronavirus RNA Dependent RNA Polymerase: A Molecular Docking Study / P. Ardra [et al.] // Research Square preprint. – 2020. https://doi.org/10.21203/rs.3.rs-35334/v1
19. Potential of Zingiber officinale bioactive compounds as inhibitory agent against the IKK-B / W. E. Putra [et al.] // AIP Conference Proceedings. – 2020. https://doi.org/10.1063/5.0002478
20. COVID-19 in silico Drug with Zingiber officinale Natural Product Compound Library Targeting the Mpro Protein / R. M. Wijaya [et al.] // Makara J. Sci. – 2021. – Vol. 25, N 3. https://doi.org/10.7454/mss.v25i3.1244
21. Jafarzadeh, A. Therapeutic potential of ginger against COVID-19: Is there enough evidence? / A. Jafarzadeh, S. Jafarzadeh, M. Nematide // J. Tradit. Chinese Med. Sci. – 2021. – Vol. 8, N 4. – P. 267–279. https://doi.org/10.1016/j.jtcms.2021.10.001