Флавоноиды как потенциальные ингибиторы коронавируса SARS-CoV-2: исследование in silico

Abstract

Введение. Вирус SARS-CoV-2 (Severe Acute Respiratory Syndrome CoronaVirus 2) обладает одним из крупнейших геномов, который кодирует 16 неструктурных белков (NSP: Non-Structural Protein), необходимых для репликации и преодоления защитных механизмов организма-хозяина. Флавоноиды представляют интерес в качестве объектов исследования при разработке препаратов для комплексной терапии COVID-19 (Corona Virus Desease 2019). Представители этой группы характеризуются широким спектром биологической активности и высоким профилем безопасности.Цель работы - провести виртуальный скрининг флавоноидов на возможность ингибирования жизненно важных белков коронавируса SARS-CoV-2. Материалы и методы. Структуры белков SARS-CoV-2: ADP-связывающего домена NSP3, основной протеазы NSP5, РНК-зависимой-РНК-полимеразы NSP12, эндорибонуклеазы NSP15 получены из Protein Data Bank (PDB). Структуры 163 флавоноидов различных групп, взяты из базы данных ZINC. Процессинг моделей белков осуществляли в программе AutoDockTools, а лигандов - в Raccoon | AutoDock VS. Виртуальный скрининг и ре-докинг проводили в AutoDock Vina. Результаты. В ходе валидации установлено совпадение конформации нативных лигандов в исходной структуре и при ре-докинге, что позволяет судить о применимости методики виртуального скрининга. Флавоноиды взаимодействовали с ключевыми аминокислотными остатками во всех исследованных белках. Наилучшую энергию аффинитета продемонстрировали 3,7-дигидроксифлавон и 6S-кокцинеон Б, обладающий мультимодальным эффектом. Заключение. Полученные результаты могут быть использованы в разработке фитопрепаратов для комплексной терапии COVID-19.

Background. SARS-CoV-2 (severe acute respiratory syndrome coronavirus 2) has one of the largest genomes. It encodes 16 non-structural proteins that are necessary for replicating and overcoming host defense mechanisms. Flavonoids are of interest as research objects in developing drugs for comprehensive COVID-19 therapy. This group of compounds is characterized by a wide range of biological activity and a high safety profile.Aim. To perform virtual screening of flavonoids for possible inhibition of proteins of the SARS-CoV-2 infection. Materials and methods. Structural proteins of SARS-CoV-2 infection, such as ADP-binding domain NSP3, main protease NSP5, RNA-dependent RNA-polymerase NSP12, and endoribonuclease NSP15, were obtained from Protein Data Bank (PDB). Flavonoid structures were obtained from the ZINC database. Protein models were processed using AutoDockTools software, and ligands were processed in Raccoon | AutoDock VS. Virtual screening and re-docking were performed in AutoDock Vina. Results. Validation showed agreement between native and re-docked conformations, indicating the applicability of the virtual screening method. Flavonoids interacted with the key amino acid residues in all the studied proteins. The highest binding energy was demonstrated by 3,7-dihydroxyflavone and 6S-coccineone B, the latter having a multimodal effect. Conclusion. The results of the study may be used for the development of phytomedicines for comprehensive therapy for COVID-19.