Пептоиды — миметики антимикробных пептидов — разрушают оболочку вирусов

Способность вирусов быстро эволюционировать значительно осложняет разработку противовирусных препаратов. Иммунная система человека борется с вирусными инфекциями с помощью антимикробных пептидов (АМП), однако препараты на их основе не распространены в связи с высокой иммуногенностью и сложностью получения этих пептидов.

Американские ученые предложили в качестве альтернативного противовирусного средства пептоиды — пептидомиметические соединения, N-алкилированные олигомеры глицина, боковые цепи которых располагаются не на атоме углерода, как в белках, а на атоме азота. Эти соединения обладают теми же противовирусными свойствами, что и АМП, но не подвергаются протеолизу и легче проникают через мембраны клеток. В новой работе показана эффективность пептоидов против оболочечных вирусов, таких как вирус Зика (ZIKV), вирус лихорадки Рифт-Валли (RVFV), вирус чикунгунья (CHIKV). Несмотря на то, что вирусы получают свои липиды от клетки-хозяина, липидный состав их оболочек значительно отличается, что позволяет таргетировать оболочки вирусов.

Авторы исследовали противовирусные свойства трех линейных пептоидов: MXB004, MXB005 и MXB009. Ранее были показаны их антибактериальные и противогрибковые свойства, а также активность против вируса герпеса и SARS-CoV-2. Вирусы ZIKV, RVFV и CHIKV инкубировали с пептоидами в концентрациях от 10 до 200 мкг/мл в течение двух часов. Пептоиды MXB004 и MXB009 полностью уничтожали вирус в концентрациях от 50 до 200 мкг/мл, а соединение MXB005 — от 100 до 200 мкг/мл. Против вируса RVFV максимальную активность проявляли также MXB004 и MXB009, а MXB005 оказался менее эффективен. Вирус CHIKV был более устойчивым к пептоидам, однако MXB009 при концентрации 100 мкг/мл и выше удалось его инактивировать. Также была рассмотрена активность пептоидов против безоболочечного вируса Коксаки B3 (CVB3). После инкубации CVB3 с MXB004, MXB005 и MXB009 титры вируса не изменялись, что говорит об эффективности пептоидов только против оболочечных вирусов.

Далее авторы проанализировали противовирусные свойства макроциклических пептоидов. Из линейных пептоидов можно получать циклические соединения за счет образования амидной связи «голова к хвосту». Те же оболочечные вирусы ZIKV, RVFV и CHIKV инкубировали с четырьмя разными циклическими пептоидами: C4, C7, C11 и C312. Против ZIKV наиболее эффективными оказались соединения C7, C11 и C312: они полностью инактивировали вирус при концентрации пептоидов от 50 мкг/мл. Соединение C4 полностью инактивировало ZIKV при более высоких концентрациях — от 100 мкг/мл. Такие же результаты были получены при обработке пептоидами вируса RVFV. Вирус CHIKV показал низкую чувствительность ко всем макроциклическим пептоидам, только соединение C312 в концентрации 200 мкг/мл значительно снижало титр вируса. Безоболочечный вирус CVB3 оказался невосприимчивым ко всем четырем циклическим пептоидам.

Для того, чтобы выяснить, как именно пептоиды воздействуют на оболочку вирусов, авторы синтезировали липидные везикулы, по размеру сопоставимые с большинством оболочечных вирусов. Внутри них находился флуоресцентный краситель кальцеин. Предполагалось, что под действием пептоидов везикулы будут разрушаться, и из них будет высвобождаться кальцеин, флуоресценцию которого можно отслеживать. Сначала были созданы везикулы, состоящие только из фосфатидилхолина (этот фосфолипид входит в состав вирусной оболочки). Обработка этих везикул линейными пептоидами MXB004, MXB005 и MXB009 не приводила к их разрушению, то есть пептоиды не взаимодействуют с фосфатидилхолином. Напротив, в везикулах, состоящих из фосфатидилхолина и фосфатидилсерина, образовывались поры под действием линейных пептоидов. Циклические пептоиды еще более эффективно образовывали поры в везикулах, содержащих фосфатидилсерин.

Поскольку в оболочках разных вирусов содержится различное количество фосфатидилсерина, авторы выяснили минимальную концентрацию этого фосфолипида в мембране для эффективного порообразования под действием линейных пептоидов. Для соединений MXB005 и MXB009 оптимальной оказалась минимальная концентрация фосфатидилсерина 5%, в то время как MXB004 наименее эффективно разрушал везикулы. Таким образом, линейные пептоиды могут взаимодействовать с мембранами, содержащими фосфатидилсерин в концентрациях, соответствующих большинству вирусов, и разрушать их.

Исследователи создали везикулы с фосфатидилинозитолом в составе. Линейные пептоиды с меньшей эффективностью разрушали эти везикулы, чем содержащие фосфатидилсерин. Циклические пептоиды проявили более высокую активность, однако они также более эффективно разрушали везикулы с фосфатидилсерином.

Исследование показало, что пептоиды воздействуют именно на оболочку вируса, не влияя на целостность генома. Чем больше фосфатидилсерина в составе оболочки вируса, тем выше эффективность пептоидов. По мнению авторов, рассмотренные пептоиды обладают достаточно высокой инактивирующей активностью против оболочечных вирусов, чтобы стать эффективным противовирусным средством.

Миметик антитела нейтрализует коронавирус через несколько часов после заражения