segunda-feira, 3 de agosto de 2020

NOTÍCIAS DE ÚLTIMA HORA! Medicamentos COVID-19: pesquisadores do Texas identificam inibidores de SARS-Cov-2 extremamente potentes

Fonte: COVID-19 Drugs 03/08 2020

Medicamentos COVID-19 : Pesquisadores da Universidade Texas A & M, Universidade do Texas-Galveston e Universidade do Norte do Texas identificaram uma série de inibidores enzimáticos potentes que são capazes de suprimir a replicação do SARS-CoV-2, interferindo em um dos principais proteases virais.


Os pesquisadores pedem testes clínicos e pré-clínicos rápidos de seus compostos mais potentes para atender à necessidade de uma terapêutica antiviral eficaz para a pandemia em curso do COVID-19.

 

As descobertas do estudo são publicadas em um servidor de pré-impressão e aguardam revisão por pares. https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2020.07.28.223784v1

 

O coronavírus SARS-CoV-2 possui um genoma de RNA grande, com quase 30 KB de tamanho, codificando 10 frames de leitura abertos (ORFs). Entre eles estão ORF1 e ORF1ab, que juntos compõem mais de 2/3 de todo o genoma e são traduzidos nas proteínas ORF1a e ORF1ab.


O projeto de inibidores de SC2MPro, com base na química medicinal, aprendeu com os estudos de SC1MPro. (A) A estrutura do SC1MPro complexou com um substrato peptídico (com base na entrada pdb 5b6o). As cavidades do site ativo que ligam os resíduos P1, P2, P4 e P3 'no substrato são rotuladas. (B) Um diagrama esquemático que mostra interações entre SC1MPro e um substrato. (C) Esquema no qual um resíduo de substrato P1 é convertido em glutaminal e depois b- (S-2-oxopirrolidin-3-il) - alaninal (Opal) para formar um inibidor covalente reversível que reage com o site ativo SC1MPro cisteína C145 . (D) estruturas de andaimes de inibidores à base de opala projetados para SC2MPro.

Esses dois polipeptídeos muito grandes sofrem clivagem pelas proteases para formar 15 proteínas não estruturais funcionais (nsps) necessárias para seqüestrar o maquinário das células hospedeiras para que o vírus expresse proteínas virais com eficiência, replique seu genoma, empacote o virion, e realizar o processo de transcrição e genoma de forma eficiente para propagar a infecção com sucesso, evitando o sistema imunológico do hospedeiro.

 

Este processo complexo é dependente da principal enzima protease viral, SC2MPro, e, portanto, a inibição dessa enzima essencial de clivagem pós-tradução pode potencialmente ser um modo de tratamento da infecção por COVID-19. Duas regiões dos polipeptídeos, nsp3 e nsp5, têm atividade de protease de cisteína que quebra todos os nsps.

 

O estudo relata uma série de compostos projetados no andaime do SC2MPro, que possuem poderosa atividade inibitória contra essa enzima. Os pesquisadores usaram seu conhecimento da protease principal anterior SARS-CoV-1 (SC1MPro), que é 96% idêntica em sequência ao SC2MPro, para elaborar o design desse conjunto de compostos.

 

Todos os compostos identificados são inibidores de tripeptidil e dipeptidil e têm um grupo Opal especializado que é capaz de se ligar de maneira covalente reversível ao resíduo de cisteína 145 no local ativo de SC2MPro e inibi-lo. Estes inibidores são altamente potentes e a concentração inibitória semi-máxima IC50 varia de tão baixo quanto 8,5 nM com o composto MP13 a 50 nM, no máximo. Isso torna o MPI3 "o inibidor mais potente do SC2MPro que foi relatado até agora".

 

A equipe do estudo analisou a potência inibidora usando vários ensaios para descobrir que esses compostos foram capazes de suprimir o efeito citopatogênico (CPE) induzido por SARS-CoV-2 quando o último é cultivado nas células Vero e A549. O último é derivado do epitélio pulmonar humano e, portanto, refletirá a infecção real das vias aéreas humanas por esse vírus com mais precisão do que o primeiro.

 

Embora o MPI3 não suprima completamente o CPE em todas as concentrações testadas, dois dos compostos, a saber, MPI5 e MPI8, alcançaram 100% de supressão do CPE em baixas concentrações de 2,5-5 μM nas células Vero E6 e 0,16-0,31 μM no A549 células, respectivamente. A menor estabilidade do MPI3 na célula pode explicar sua menor inibição da CPE.

 

Isso pode ser devido à presença de leucina e valina em P2 e P3, que podem ser alvo de proteases dentro e fora da célula. Estes não podem ser alterados, pois otimizam a estrutura da enzima nesses locais. Ainda, os análogos podem ser benéficos para manter a alta potência de inibição enquanto aumentam a estabilidade do MPI3 dentro da célula.

 

A estrutura cristalográfica detalhada do complexo inibidor SC2MPro, formada com sete inibidores diferentes nesta série, mostra que todos formam uma ligação covalente com C145 por meio do aldeído Opal, mas também sofrem um rearranjo estrutural que forma um nicho para os inibidores. O MPI3 se encaixa perfeitamente nos bolsos de ligação nos locais P1 e P2 da região de ligação ativa.

Análise de cristalografia por raios X do SC2MPro na sua forma apo e complexos com diferentes inibidores. (A) A embalagem de apo-SC2MPro em seus cristais. Um monômero de unidade assimétrica é colorido em vermelho no centro. Seu site ativo é apresentado como uma superfície concavada. Outro monômero que se acumula no local ativo do monômero vermelho é colorido em azul. (B) Um mapa 2Fo-Fc contornado no nível 1 s em torno do MPI3 e C145 no site ativo do SC2MPro. É observável uma ligação covalente entre MPI3 e C145. (C) A sobreposição da estrutura entre apo-SC2MPro e o complexo SC2MPro-MPI3. Uma seta preta aponta para uma região que sofre reorganização da estrutura no complexo SC2MProMPI3 da apoenzima para acomodar o MPI3. (D) A ocupação da cavidade do site ativo do SC2MPro pelo MPI3. A enzima é mostrada em seu modo de apresentação de superfície. (E) Ligação extensiva de hidrogênio e interações de van del Waals entre SC2MPro e MPI3. A espinha dorsal do SC2MPro é colorida em azul marinho e os átomos de carbono da cadeia lateral em laranja. As ligações de hidrogênio entre MPI3 e SC2MPro são representadas como linhas tracejadas amarelas. (F) A sobreposição de 7 inibidores à base de opala no local ativo do SC2MPro. Os inibidores são coloridos de acordo com seus nomes com códigos de cores mostrados na Figura. Todas as imagens foram feitas usando o programa PyMOL.


A afinidade extremamente alta do composto MPI3 com a enzima é explicada por fortes interações de van der Waals em P1 e P2, várias ligações de hidrogênio em resíduos ativos e a ligação covalente com a cisteína 145. O complexo inibidor da enzima está frouxamente ligado, no entanto, espera-se que mais trabalho otimize o site de limitação do terminal N para torná-lo ainda mais poderoso.

 

Os dois inibidores de CPE mais potentes identificados, MPI5 e MPI8, têm resíduos de Opal e Cha nos locais P1 e P2, o primeiro ocupando a bolsa de ligação P1 da enzima e mantendo forte ligação via 3 ligações de hidrogênio à porção amida lactama do Opal.

 

Significativamente, a potência de inibição viral com esses compostos é marcadamente maior em comparação com várias moléculas que estão passando por testes pré-clínicos e clínicos. Além disso, na vida real, a concentração efetiva semi-máxima EC50 é provavelmente muito menor, uma vez que essas experiências observaram a menor concentração necessária para abolir completamente a CPE. De fato, o SC2MPro age de maneira confiável apenas a uma concentração de 10 nM ou mais, enquanto o MPI3 possui um IC50 muito menor que isso.

 

A equipe do estudo afirma que "o MPI5 e o MPI8 são, até onde sabemos, as pequenas moléculas anti-SARS-CoV-2 mais potentes nas células infectadas que foram relatadas até agora".

 

A equipe do estudo propõe várias modificações para aumentar ainda mais a potência dessas moléculas, como adicionar mais heteroátomos ao Opal para explorar a amida da cadeia lateral do N142 por mais ligações de hidrogênio. A troca da amida cindível no inibidor da enzima para um aldeído manterá a ligação de hidrogênio intacta, mantendo alta afinidade pela enzima, enquanto permite que uma ligação covalente seja formada com a cisteína 145.

 

Os pesquisadores também descrevem a possibilidade de introduzir uma a- cetoamida no lugar do aldeído no inibidor para fazer uso de todos esses benefícios potenciais, ao mesmo tempo em que aproveita o potencial de ligação do local de ligação de P3 até então vazio.

 

Uma combinação selecionada dos recursos do MPI3, MPI5 e MPI8 ajudará, portanto, a gerar inibidores extremamente potentes.

 

O autor correspondente, o professor Dr. Wenshe Ray Liu, do departamento de Medicina Molecular e Celular da Faculdade de Medicina da Universidade A&M do Texas, disse: “Nossa pesquisa indica que existe um grande espaço químico que precisa ser explorado para o desenvolvimento do SC2MPro. inibidores com extrema potência. Devido à questão urgente da pandemia do COVID-19, o MPI5 e o MPI8 podem ser rapidamente avançados para testes pré-clínicos e clínicos para o COVID-19. ”

 

Para obter mais informações sobre as mais recentes pesquisas e desenvolvimentos sobre os medicamentos COVID-19 , continue acessando o .

 

 

 


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