Teaflavine del tè e Covid: potenziali inibitori guida per la replicazione

Articolo scientifico tradotto dal Dott. Daniele Croce dal “Journal of medical virology” del 4/03/2020

Un focolaio di coronavirus nel 2019 (COVID ‐ 19) si è verificato a Wuhan ed esso si è rapidamente diffuso in quasi tutte le parti del mondo.

Per i coronavirus, l’ RNA dipendente‐ RNA polimerasi  (RdRp) è un’importante proteasi che catalizza la replicazione dell’RNA da uno stampo di RNA ed è un bersaglio terapeutico attraente. In questo studio, abbiamo selezionato strutture chimiche da tradizionali composti della medicina cinese,  provando a  dimostrare un’attività antivirale nella sindrome respiratoria acuta grave coronavirus (SARS-CoV) e strutture chimiche simili, attraverso uno studio di docking molecolare (attracco)  indirizzato all’ RdRp di SARS ‐ CoV ‐ 2, SARS ‐ CoV, e sindrome respiratoria del Medio Oriente da coronavirus (MERS-CoV).

Abbiamo osservato che la *Teaflavina assume un valore idock a più basso energia fra tutti i valori nella tasca catalitica di RdRp in SARS-CoV-2 (−9,11 kcal / mol), SARS ‐ CoV (−8,03 kcal / mol) e MERS ‐ CoV (−8,26 kcal / mol) . Per confermare il risultato, abbiamo scoperto che la teaflavina  assume più bassa energia di legame di -8,8 kcal / mol quando si aggancia nella tasca catalitica della SARS‐ CoV ‐ 2 RdRp usando il server **Blind Docking.

Per quanto riguarda le modalità di contatto, le interazioni idrofobiche contribuiscono in modo significativo al legame e sono stati trovati ulteriori legami idrogeno tra Teaflavina e RdRp. Inoltre, una π‐cation interaction (interazione non covalente) si è formata  tra Teaflavina e Arg553 dal Blind Docking server. I nostri risultati suggeriscono che la teaflavina potrebbe essere un potenziale inibitore SARS-CoV-2 RdRp per ulteriori studi.

Introduzione

Un focolaio senza precedenti di coronavirus nel 2019 (COVID ‐ 19) si è verificato a Wuhan, nella provincia di Hubei, in Cina, nel dicembre 2019.  Da allora si è diffuso rapidamente in quasi tutte le parti della Cina e in molti altri paesi. Al 3 marzo 2019, l’incidenza di COVID ‐ 19 continua a salire. Per i coronavirus, l’RNA polimerasi RNA-dipendente (RdRp) è un enzima importante che catalizza la replicazione dell’RNA da stampi di RNA. Comparando la sequenza di RdRp nella  sindrome acuta respiratoria severa da coronavirus (SARS-CoV), SARS-CoV-2 e Sindrome respiratoria del Medio Oriente coronavirus (MERS-CoV), SARS‐ CoV e SARS ‐ CoV ‐ 2 hanno sequenze notevolmente simili e codificano strutture simili di RdRp (Figura 1A, B) .2 Inoltre, RdRp dei tre virus ha un solco enorme e profondo come sito attivo per la polimerizzazione di RNA e le variazioni dei residui in SARS ‐ CoV ‐ 2 e SARS ‐ CoV sono distali dal sito attivo . 2 (Figura 1B).

Remdesivir (GS ‐ 5734) è un 1′-ciano-sostituito adenosina nucleotidico inibitore analogo di RdRp e mostra ampio spettro attività antivirale contro diversi virus a RNA, tra cui Virus Ebola, SARS-CoV e MERS-CoV.3‐5 Ancora più importante, un report  indicava che remdesivir migliorava le condizioni critiche di un paziente COVID ‐ 19.6 Pertanto, RdRp potrebbe essere un attraente target terapeutico per SARS ‐ CoV ‐ 2.  In Cina, molti composti medicinali cinesi tradizionali sono stati utilizzati per trattare SARS-CoV e SARS-CoV ‐ 2. 3 Tuttavia, il meccanismi di attività ed efficienza di questi composti rimanere poco chiaro. Pertanto, abbiamo selezionato le strutture chimiche di composti medicinali cinesi tradizionali usati clinicamente con comprovata attività antivirale contro SARS-CoV e loro simili strutture chimiche usando un metodo di docking molecolare contro il target RdRp of SARS‐CoV‐2.

Si è provveduto a sequenziare la struttura dell’RdRp di SARS-CoV  SARS-CoV-2 e MERS-CoV. e confrontarle mediante modelli 3D.

Ottantatre strutture chimiche di composti della medicina tradizionale cinese e le loro strutture simili sono stati recuperati da ZINC15 Banca dati.

Docking molecolare e screening virtuale

Abbiamo usato due metodi di docking molecolare per l’analisi. In primo luogo, l’aggancio molecolare e lo screening virtuale sono stati eseguiti utilizzando idock scaricato da Github (https://github.com/HongjianLi/idock) in una macchina Linux locale. In secondo luogo, è stato utilizzato il server Blind Docking di previsione in silico della più bassa energia libera di legame. I calcoli sono stati realizzati con il server di aggancio cieco “Achilles”, disponibile all’indirizzo: http://biohpc.eu/software/blind-docking-server/. La griglia racchiusa dal sito attivo (Val557) e gli aminoacidi circostanti sono stati usati  attorno alla tasca catalitica di SARS-CoV-2 RdRp come ligando per docking  e screening virtuale (Figura 1B). Per ciascuno struttura, sono state generate nove pose di attracco e i punteggi per le migliori posizioni di aggancio di ogni struttura sono state utilizzate per la classifica.

RISULTATI

Lo screening di queste strutture chimiche ha rivelato che la teaflavina (ZINC3978446, Figura 2A) ha un punteggio idock inferiore nel catalizzatore la tasca di RdRp in SARS ‐ CoV ‐ 2 (−9,11 kcal / mol), SARS ‐ CoV (−8,03 kcal / mol) e MERS ‐ CoV (−8,26 kcal / mol) (Figura 2B). La modalità di contatto tra theaflavin e RdRp di questi virus con i punteggi di idocking più bassi sono illustrati nella Figura 2C ‐ E, rispettivamente. Per quanto riguarda le modalità di contatto tramite idock,le  interazioni idrofobiche contribuiscono in modo significativo nel legame e ulteriori legami idrogeno sono stati trovati tra theaflavin e Asp452, Arg553 e Arg624 di SARS ‐ CoV ‐ 2 RdRp (Figura 2C) e tra theaflavin con Thr440, Ser566, Ala569 e Asp644 di SARS-CoV RdRp (Figura 2D) e tra theaflavin con Arg294, Thr292, Gln291, Leu427, Asn 390, Leu427 e Asp728 di MERS-CoV RdRp (Figura 2E). Poichè la teaflavinina ha il punteggio idock più basso nel catalizzatore tasca di SARS ‐CoV ‐ 2 RdRp (−9,11 kcal / mol), abbiamo usato il Blind Docking server per confermare il risultato. Abbiamo scoperto che la teaflavina ha energia di legame inferiore di -8,8 kcal / mol quando si aggancia nel catalizzatore tasca di SARS ‐ CoV ‐ 2 RdRp. Le modalità di contatto 2D e 3D tra RdRp e theaflavin con la più bassa energia legante sono illustrati in Figura 2F, G. Per quanto riguarda le modalità di contatto tramite Blind Docking server, le interazioni idrofobiche contribuiscono significativamente al legame.

Abbiamo osservato ulteriori legami idrogeno e interazione cationica tra theaflavin e SARS ‐ CoV ‐ 2 RdRp (Figura 2F, G). la modalità di contatto  mostrava che si formavano legami idrogeno tra la teaflavina e Asp452, Lys545, Arg555, Thr556, Tyr619, Lys621, Cys622, Asp623, Arg624 e Asp760 di SARS ‐ CoV ‐ 2 RdRp, vicino all’attivo sito di RdRp. Inoltre, si formava un’interazione cationica tra theaflavin e Arg553 (Figura 2F, G)

Discussione

Molte erbe e composti usati nella medicina tradizionale cinese sono state selezionato come terapia anti-SARS-CoV. 10-14 Theaflavin, composto polifenolico presente nel tè rosso, si ritiene sia responsabile del valore medicinale del tè rosso. Theaflavin e theaflavin gallate i derivati hanno mostrato un’attività antivirale ad ampio spettro contro diversi virus, inclusi i virus dell’influenza A e B e l’epatite C virus.15,16 Inoltre, è stato dimostrato che gli estratti di tè Pu’er e  tè nero e theaflavin ‐ 3,3′ ‐ digallate e 3 ‐ isotheaflavin ‐ 3 ‐ gallate, nella famiglia delle theaflavine, hanno una potente attività inibitoria contro la SARS, inibendo l’attività di SARS-CoV 3CLpro activity. 17 In questo studio, abbiamo scoperto che theaflavin è stato in grado di attraccare nella tasca catalitica vicino al sito attivo di RdRp in SARS-CoV-2, SARS-CoV e MERS-CoV. Inoltre, theaflavin ha il punteggio idock più basso e un’energia di legame inferiore nella tasca catalitica di SARS-CoV-2 RdRp nei due diversi metodi molecolari  di docking. Abbiamo anche scoperto che la teaflavina  forma altri legami idrogeno e interazione π‐ cationica con la tasca catalitica di SARS ‐ CoV ‐ 2 RdRp. Questo può spiegare perché la teaflavina avesse un idock a punteggio inferiore rispetto alle altre strutture chimiche che abbiamo selezionato. È possibile che la teaflavina possa inibire l’attività di RdRp attraverso il blocco  sito attivo nel solco.

CONCLUSIONE

I nostri risultati suggeriscono che la teaflavina  potrebbe essere utilizzata come composto guida per lo sviluppo di un inibitore SARS ‐ CoV ‐ 2 destinato a RdRp. Tuttavia, l’esatto effetto in vivo non è ancora chiaro e sono necessarie ulteriori ricerche per confermare il meccanismo con cui la teaflavina possa rappresentare un  target nei confronti di  SARS-CoV-2.

ORCID Ching‐Yuan Wu http://orcid.org/0000-0001-6172-6647

Fonte: Journal of medical virology  4/03/2020

WTO: n. 84443

The potential chemical structure of anti‐SARS‐CoV‐2 RNA‐dependent RNA polymerase Jrhau Lung1 | Yu‐Shih Lin2 | Yao‐Hsu Yang3,4,5 | Yu‐Lun Chou6 | Li‐Hsin Shu3 | Yu‐Ching Cheng3 | Hung Te Liu3 | Ching‐Yuan Wu3,

Traduzione: lavoro di traduzione a cura del nostro esperto Dott. Daniele Croce