In vitro и in silico найдены новые ингибиторы коронавирусного фермента

В работе, опубликованной в журнале Nature, ученые рассказали о скрининге лекарств, уже применяющихся в клинике или находящихся на стадии клинических испытаний, и ряда других молекул с фармакологической активностью, в поиске вещества, ингибирующего коронавирусный фермент M^pro (main protease, главная протеаза).

M^pro необходима для транкрипции и репликации SARS-CoV-2.

"Так как у людей этот фермент отсутствует, лекарство, его ингибирующее, скорее всего, будет не особенно токсично", — говорит один из исследователей, участвовавших в этом проекте, профессор Гаддет из Квинслендского университета в Австралии. — "Сейчас не существует ни таргетной терапии, ни других эффективных терапевтических средств для лечения COVID-19. Чтобы как можно скорее найти вещества, которые можно использовать в клинике, мы начали программу высокоэффективного скрининга и в лаборатории, и с использованием компьютерного моделирования, предсказывающего, как разные молекулы будут связываться с вирусом".

В работе использовали рекомбинантный фермент M^pro, который экспрессировали в клетках Escherichia coli. Высокоэффективный скрининг проводили с применением метода FRET и меченого флюорофором субстрата M^pro.

Компьютерный поиск молекул, ингибирующих M^pro, стал возможен благодаря тому, что ученые охарактеризовали трехмерную структуру этого фермента: "Это как если бы мы дали людям и удочку, и наживку, и вот за один месяц они уже наловили какое-то количество рыбы", — говорит профессор Гаддет.

Например, c помощью компьютерного анализа in silico ученые нашли вещество N3 связывающееся с M^pro, и определили кристаллическую структуру комплекса, который образуется при связывании N3 и M^pro. Это вещество также может ингибировать другие коронавирусные главные протеазы, например протеазы вирусов SARS-CoV и MERS-CoV, как было показано в предыдущих исследованиях ученых из этой команды. А в новой работе они проанализировали, связывается ли оно с M^pro SARS-CoV2. Структурный анализ фермента из разных коронавирусов показал, что субстрат-связывающие полости между доменами I и II высоко консервативны среди всех M^pro, и поэтому ингибитор, связывающийся с этим участком, будет работать против всех коронавирусов. Анализ in silico показал, что вещество с известной фармакологической активностью, цинансерин (антагонист серотонина), связывается с участком распознавания субстрата в M^pro и ингибирует его в микромолярных концентрациях.

Скрининг веществ in vitro также выявил несколько соединений, ингибирующих протеазу (IC50 от 0.67 до 21.4 мкМ). Из них наиболее сильный ингибитор — эвселен, с IC50 0.67.

"Если проект будет продолжаться и расширяться, мы уверены, что новые кандидатные молекулы поступят в разработку лекарства от COVID-19 уже в ближайшем будущем", — говорит профессор Гаддет.