所有提交的电磁系统将被重定向到在线手稿提交系统。作者请直接提交文章在线手稿提交系统各自的杂志。

分子对接分析非洲草本植物的植物化学物质具有活性抑制对SARS-Cov-2的治疗靶点

戈尼AbrahamDogo*雅完人,Uchechukwu Ohaeri,奥马尔,Aboi j . Madaki约翰·c·Aguiyi

兽医学系寄生虫学和昆虫学,大学乔斯,乔斯,尼日利亚

*通讯作者:
戈尼AbrahamDogo
兽医学系寄生虫学和昆虫学,
乔斯大学
乔斯,
尼日利亚
电子邮件:gonidogo@gmail.com

收到:22 - 7 - 2022,手稿。jprpc - 22 - 70023;编辑分配:25 - 7 - 2022,PreQC没有jprpc - 22 - 70023 (PQ);综述:8 - 8月- 2022,QC jprpc - 22 - 70023;修改后:16 - 8月- 2022,手稿。jprpc - 22 - 70023 (R);发表:23日- 8月- 2022,DOI:10.4172 / 2321 - 6182.10.5.006

访问更多的相关文章和评论:生药学和植物化雷竞技苹果下载学》杂志上的研究表明

文摘

病毒性疾病是死亡的主要原因是由于全球传染病。目前,全球国际关注的公共卫生威胁的严重急性呼吸系统综合症Coronavirus-2 (SARS-CoV-2),冠状病毒病的病原体- 2019 (COVID-19)的全球流行。全球植物包括植物在内的非洲ethno-pharmacological相关性的自然来源丰富和多样的植物化学物质对微生物包括病毒生物活性。我们选择13植物在非洲传统医学用于治疗病毒性疾病筛选的植物化学物质能够干扰严重急性呼吸系统综合症Coronavirus-2 (SARS-CoV-2)使用自动对接的治疗靶点在网上的方法。25从这些植物,植物化学物质通过利平斯基drug-likeness规则评估对三SARS-CoV-2抗病毒活性的治疗目标,即:糖蛋白,Papain-Like蛋白酶和3 c蛋白酶。病毒蛋白的晶体结构的目标是获得蛋白质数据库的网站(https://www.rcsb.org/)。活动网站目标蛋白质的预测使用SCFBio服务器(http://www.scfbio-iitd.res.in/dock/ActiveSite.jsp)从pdb文件作为输入。抗病毒草本植物化学的化合物然后停靠Papain-Like蛋白酶、3 c蛋白酶和糖蛋白。自动对接冲击结果生成六铅植物化学物质的二十五(25)植物化学物质从非洲获得传统草药与潜在anti-SARS-CoV-2活动。铅对Papain-like蛋白酶分子和他们的结合亲和力和3 c蛋白酶如下:皂苷含量(-9.9),乌索酸(-9.4),齐墩果酸(-9.4),西那林(-8.9),Glabridin(-8.5)和Cinnamoylechinadiol (-8.2)。我们提倡进一步在体外在活的有机体内研究评估这些铅化合物的活动以优化药物干预对COVID-19大流行。

关键字

冠状病毒dsease - 2019;SARS-CoV-2;斯派克糖蛋白;Papain-like蛋白酶;3 c蛋白酶

介绍

严重急性呼吸系统综合症Coronavirus-2 (SARS-CoV-2)是冠状病毒病的病原体2019 (COVID-19),病毒性疾病最近宣布全球突发公共卫生事件由世界卫生组织(世卫组织,2020年)1]。冠状病毒包膜,积极意义单链RNA病毒的核衣壳螺旋对称。病毒严重急性呼吸系统综合症Coronavirus-2 (SARS-CoV-2)编码一些蛋白质有些病毒入口和复制的关键。在这些蛋白质是3 c蛋白酶(3 clpro)和峰值蛋白质。非典3 clpro是半胱氨酸蛋白酶不可或缺的病毒生命周期而突起蛋白使用血管紧张素转换酶2作为调节病毒的受体细胞。这些蛋白质使有吸引力的药物开发的目标。冠状病毒广泛已经导致呼吸道和肠道感染人类后爆发的严重急性呼吸系统综合症(SARS)在广东,中国。严重急性呼吸系统综合症(SARS)是由SARSCoV在2002年和2003年期间,它出现在一个果子狸的市场已经卖完了。只有十年后,世界目睹了另一个中东爆发造成呼吸道综合征即MERS-CoV在中东地区。冠状病毒疾病——2019 (COVID-19)疫情首次报道2019年12月在中国武汉和疾病蔓延全球超过300万例和200000年死亡率(2- - - - - -4]。该国受灾最严重(报道10000例)是美国、意大利、西班牙、中国、德国、法国、伊朗、英国、瑞士、比利时、荷兰、土耳其、奥地利赖et al。5]。在2020年4月30日,尼日利亚疾病控制中心(NCDC)的报道超过1550例确诊病例和44人死亡在尼日利亚(https://covid19.ncdc.gov.ng/)。COVID-19感染的被广泛接受的理论来源与动物人类传播的病毒跳跃在当地的鱼类和野生动物物种屏障市场在中国的湖北武汉赖et al (5]。研究已经建立了疾病正在蔓延通过人类通过雾化液滴或通过直接接触平均孵化6.4天(范围2 - 14天)和基本的繁殖数量的2.24 - -3.58,雷竞技网页版感染主要表现为肺炎,发烧、肌肉酸痛、异常呼吸窘迫综合征(ARDS)和其他罕见的症状如腹泻、咳血、头痛、喉咙痛、防震(6]。

隔离的确诊和疑似病例和联系人是中央控制板材的传播,通过国家全球;雷竞技网页版这种方法的成功仍有待验证。同时,没有可用药物或疫苗的确诊病例的治疗和预防COVID-19未感染,目前临床医生是再利用(定位)药物开发等现有的医疗条件,对于疟疾(氯喹(CQ) /羟氯喹(HCQ)),人类免疫缺陷病毒(HIV)和埃博拉病毒(Remdesivir) anti-staphylococcal COVID-19的药物(Teicoplanin)管理7]。早期的研究表明氯喹(CQ)多数冠状病毒的有效抑制剂,包括SARS-CoV-1。氯喹的抗病毒特性(CQ)和羟氯喹(HCQ)和他们的潜在好处在抑制SARS-CoV-2的复制给医学界在对抗COVID-19一线希望。再利用氯喹治疗的初步试验COVID-19在中国一直在鼓励,导致了一些新的试验。迄今为止,没有临床试验表明氯喹(CQ)治疗急性病毒感染;但是适度的治疗效果观察氯喹(CQ)与慢性丙型肝炎病毒(HCV)感染(8]。大流行还在进行中,因此,迫切需要寻找新的预防和治疗代理尽快。这些疗法的发展可能需要几年,这意味着一个更直接的补救措施应在认真。最近,尼日利亚卫生部长鼓励非洲本土草本植物的使用这种新病毒感染。植物丰富的自然资源和多样的生物活性化合物明显的部署在传统药典几乎所有的文化和社会。在现代科学创新的治疗方法包括植物的筛选植物化学物质/次级代谢产物生物活性分子能够干扰微生物疾病过程。非洲民间调查/传统药物用于治疗病毒性疾病需要我们研究非洲13个不同植物物种的植物化学物质,即生姜、有机鼠尾草、罗勒神圣,茴香、大蒜、柠檬草、薄荷、迷迭香、紫锥菊紫竹,紫锥菊,Sambucus黑质人参(9]。

我们假设这些植物的抗病毒效应代表一个潜在的有价值的资源对SARS-CoV-2治疗干预。因此,生物信息学的应用分子对接工具汽车码头七弦琴快速屏幕非洲草药植物分子可能直接抑制目标SARS-CoV-2 COVID-19[的病原体10]。

材料和方法

文献检索和分析

文献检索和化合物选择在谷歌搜索引擎关于天然化合物对SARS或即冠状病毒活动选择使用查询“冠状病毒和抑制剂,(SARS或即冠状或MERS-CoV)。“经过仔细阅读这个搜索返回的研究,生物的天然化合物抗病毒活动比较确认了吗?现有药用植物Pubchem (https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/)和NCBI (https://www.ncbi.nlm.nih.gov)草药与抗病毒活性的天然化合物进行逐步的方式:发现工作室可视化;蛋白质数据库(https://www.rcsb.org/);开放的巴别塔GUI软件;生物信息学和计算生物学的超级计算中心(http://www.scfbio-iitd.res.in/dock/ActiveSite.jsp)和汽车码头七弦琴,如下所示图1(11]。

植物化学物质达到筛选、制备和优化

非洲传统药物抗病毒活动的文献综述进行了和草药与抗病毒活动列表。名单上的进一步研究做了负责生产植物化学的生物活性化合物抗病毒活性Pubchem使用网站(https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/)和NCBI (https://www.ncbi.nlm.nih.gov)。三维化学结构和理化性质的抗病毒植物化学的化合物从PubChem下载数据库(www ncbi.nlm.nih.gov / PubChem) .sdf格式。化合物的能量最小化和使用开放巴别塔软件转换成pdbq格式。总结所有的抗病毒植物化学的化合物用于这些研究中表示表1。关颖杉的规则五个参数如分子量、日志P和氢键的数量捐助者和氢键受体的数量被从PubChem数据库的草药提取植物化学的化合物(12]。

蛋白质提取和制备

蛋白质晶体结构的三个主要目标的SARS-CoV-2 .pdb格式的搜索和下载通过蛋白质数据银行网站(https://www.rcsb.org/)即:

1。3 c蛋白酶SARS CoV-2 (2 bx4)

2。Papain-like蛋白酶SARS CoV-2 (6 w9c)

3所示。高峰糖蛋白SARS CoV-2 vsb) (6

水,等不必要的分子配体与蛋白质结构复杂的检索被使用发现studio可视化工具软件(版本17.2.0)和开放的巴别塔是用来将蛋白质从.pdb .pdbq格式(13]。

活性位点预测

一个搜索工具,它决定了活性中心的数量随着氨基酸序列的信息,腔分的平均容积腔采用。活动网站目标蛋白质的预测使用SCFBio服务器(http://www.scfbio-iitd.res.in/dock/ActiveSite.jsp)使用.pdb文件作为输入。

对接研究Autodock七弦琴

分子对接研究进行选择的抗病毒植物化学的化合物与选定的目标蛋白质的非典CoV-2自动对接工具,AutoDock七弦琴。七弦琴AutoDock通过拉马克的遗传算法。生物活性代理或候选人的精确相互作用分子药物开发过程中与他们的目标是很重要的。七弦琴AutoDock结合了两种方法来实现这些目标的快速评价和基于网格的能量有效的搜索扭转自由(14]。

结果

Drug-likeness结果

在网上研究选择抗病毒中药化合物的三种主要蛋白质的目标SARS Cov-2(3中电,巴解组织,峰值糖蛋白)使用AutoDock七弦琴显示以下结果和化合物五利平斯基的统治都是受到对接实验。二十五(25)抗病毒中药化合物drug-likeness满意五利平斯基的统治表1。利平斯基的5是用来区分药物和非药物分子和预测高概率的成功或失败由于药物相似分子遵守2或更多的规则;分子量小于500道尔顿;高亲油性(表示为LogP小于5);少于5氢键的捐赠者;不到10氢键受体和摩尔折射性应该在40 - 130之间15]。这些过滤器作为检查在早期临床前开发可以降低成本晚期临床前和防止临床试验失败。

S / n 复合 草本植物 分子质量 日志p H-bond捐助者 H-bond受体 摩尔折射率
1 香芹酚 牛至 150.00 2.82 1 1 46.93
2 Safficinolide 圣人 344.00 3.51 1 5 92.08
3 芹黄素 罗勒(圣) 270.00 2.42 3 5 70.81
3 乌索 罗勒(圣) 456.00 7.09 2 3 132.61
4 Trans-Anethole 茴香 148.00 2.73 0 1 47.70
5 蒜素 大蒜 162.00 2.62 0 1 46.00
6 烯丙基丙基二硫 大蒜 148.00 2.96 0 0 45.40
7 己二烯三硫化物 大蒜 178.00 3.39 0 0 52.90
8 3 -(2 -丙氨酸,Propenylsulfinyl) 大蒜 177.00 0.20 3 4 43.82
9 4 s (1 s, 2 r) -(-) -冰片 柠檬草 154.00 2.19 1 1 45.24
10 丁香酚 柠檬草 178.00 2.43 0 2 53.45
11 3,6-Diene 7-Dimethylocta - 1 柠檬草 138.00 3.55 0 0 48.03
12 橙花醛 柠檬草 152.00 2.88 0 1 48.49
13 橙花醇 柠檬草 154.00 2.67 1 1 49.51
14 薄荷醇 薄荷 156.00 2.44 1 1 47.35
15 Rosmarinic 薄荷 360.00 1.76 5 8 89.80
16 齐墩果酸 迷迭香 456.00 7.23 2 3 132.68
17 (8 z, 13 z) 8、13 pentadecadien-11——Yn-2-One 紫锥菊 218.00 4.05 0 1 70.11
18 绿原酸 紫锥菊 354.00 -0.65 6 9 82.52
19 西那林 紫锥菊紫竹 516.00 1.03 7 12 125.20
20. 肉桂酰Echinadiol 紫锥菊紫竹 384.00 4.53 1 4 110.58
21 Sambucus黑质退化的生氰苷(2 ' -差向异构体) Sambucus黑质 353.00 -0.32 2 9 81.67
22 Liquiritigenin 甘草 256.00 2.80 2 4 68.53
23 Glabridin 甘草 324.00 4.00 2 4 91.89
24 Zingerone 194.00 1.92 1 3 53.66
25 皂苷含量 人参 444.00 7.53 2 2 134.29

表1。从草本植物抗病毒植物化学的生物活性化合物,通过列表关颖杉的规则。

七弦琴Autodock对接

整个对接过程是顺序完成的图1所示。抗病毒草本植物化学的化合物5 drug-likeliness停靠的利平斯基规则通过Papain-like蛋白酶、3 c蛋白酶和峰值分别糖蛋白。对接结果进行了总结表1。配体的亲和力> 8将受到进一步的互动分析。的发现结果完全基于对接能源价值和结合位点的相互作用。更多的负面价值,更稳定的复杂和亲和力(16]。根据能源漏斗理论更少的能量描述高度稳定的构象。因此需要更多的能量来打破复杂意味着高的离解能。

pharmacognosy-phytochemistry-antiviral

图1:流程图的收集和分类从NCBI抗病毒中药化合物。

抑制papain-like蛋白酶

所有选择的配体与Papain-like停靠蛋白酶和3 c蛋白酶,表2。配体的对接是仔细观察和它们的交互和方向也监控。皂苷含量结合能最高(-9.9),其次为乌索得分也高(-9.4)其次是齐墩果酸(-9.4)。皂苷含量抑制最因为强度和绑定复杂的催化活性预测的他们之间的氢键。的氨基酸残基形成氢键所示图2,图3和4Papain-like蛋白酶的活性位点的残留物。乌索结合的催化部位有较多的氢键与其他化合物相比具有更好的抗病毒性质和可能的活动(17- - - - - -19]。

S /不 非洲草 活性化合物 国家发现 亲和力 Rmsd /乌兰巴托 Rmsd /磅
1 人参(Pinax人参) 皂苷含量 乌干达、南非 -9.9 22.018 19.332
2 罗勒的圣(罗勒属tenuiflorum) 乌索 尼日利亚 -9.4 13.971 11.308
3 迷迭香(鼠尾草迷迭香属) 齐墩果酸 尼日利亚,使得撒哈拉以南非洲 -9.4 8.076 2.523
4 紫松果菊(紫锥菊紫竹) 西那林 尼日利亚使得撒哈拉以南非洲 -8.9 5.449 3.377
5 甘草(甘草glabra) Glabridin 尼日利亚、加纳、北非 -8.5 6.286 4.595
6 紫锥菊紫竹紫松果菊 -Cinnamoyl-Echinadiol 撒哈拉以南非洲 -8.2 2.134 1.512

表2。AutoDock七弦琴的抗病毒中药化合物与亲和力Papain-like蛋白酶> 8。

pharmacognosy-phytochemistry-protease

图2:Papain-like蛋白酶在复杂的皂苷含量。

pharmacognosy-phytochemistry-ursolic

图3:与乌索Papain-like蛋白酶在复杂。

pharmacognosy-phytochemistry-oleanolic

图4:与齐墩果酸Papain-like蛋白酶在复杂。

3 c蛋白酶的抑制

所有选择的配体都是停靠3 c蛋白酶和显示了生成的结果表3。配体的对接是仔细观察和它们的交互和方向也监控。表3,结果表明,乌索结合能最高(-8.4),第二个,橙花醛(-9.3)得分。结果表明,乌索是一个强有力的抑制剂相比,3 c蛋白酶(20.- - - - - -22]。

催化活性的强度和绑定复杂预计它们之间的氢键。的氨基酸残基形成氢键所示图5和6。这些残留物活性部位地区的3 c蛋白酶。

pharmacognosy-phytochemistry-proteinase

图5:3 c蛋白酶与乌索复杂。

pharmacognosy-phytochemistry-neral

图6:与橙花醛3 c蛋白酶在复杂。

抑制尖峰糖蛋白

所有选择的配体都是停靠飙升糖蛋白,配体的对接是仔细观察和它们的交互和方向也监控。输出显示,西那林拥有最高的结合能(-9.1)第二,齐墩果酸的得分也高(-8.5)和第三个乌索得分(-8.3)所示表2因此西那林抑制最。结果表明,西那林是一个强有力的抑制剂相比飙升糖蛋白。催化活性的强度和绑定复杂预计它们之间的氢键。的氨基酸残基形成氢键所示图4、5和6(23]。

ADMET天然化合物的筛选

因为传统非洲草药治疗总是口服与水沸腾后,一个在网上综合模型的吸收、分布、代谢和排泄(ADME)被用来屏幕可能是生物活性的天然化合物通过口服。

所用的指标筛选包括口服生物利用度的评价,胃肠道吸收,药物样值,BBB-Permeant。这四个指标的阈值指示效率> 30%,> 0.4 > 0.18,是的,分别推荐由胡锦涛et al。(24]。这些四个指标的值可以获得从NCBI数据库中看到表3。

活性化合物 草本植物 公式 兆瓦 生物利用度得分 药物类值 BBB浸透的 胃肠道吸收
1 皂苷含量 人参(Pinax人参) C30H52O2 444.73 0.55 2 没有
2 乌索 罗勒的圣(罗勒属tenuiflorum) C30H48O3 456.7 0.56 2 没有
3 齐墩果酸 迷迭香(鼠尾草迷迭香属) C30H48O3 456.7 0.56 2 没有
4 西那林 紫松果菊(紫锥菊紫竹) C25H24O12 516.45 0.11 2 没有
5 Glabridin 甘草(甘草glabra) C20H20O4 324.37 0.55 1 是的
6 肉桂酰Echinadiol 紫锥菊紫竹紫松果菊 C24H32O4 384.51 0.55 2 是的
7 橙花醛 柠檬草 C10H16O 152.23 0.55 1 是的
8 芹黄素 罗勒(圣) C15H10O5 270.24 0.55 0 没有

表3。ADMET筛选天然化合物在非洲草药使用瑞士工具。

讨论

在这项工作中,我们进行了一个多步骤的选择过程和筛选25草本植物的高概率直接抑制SARS-CoV-2可能提供即时帮助肺炎的预防和治疗。特别是在非洲,尼日利亚在这一点上,病毒正在蔓延,影响全世界的人。两个原则指导我们的筛选工作。首先,Anti-Coronavirus组件中包含源植物应该吸收性通过口头的处方。这一原则要求草本植物选择应包含生物证明anti-coronavirus成分,这些天然化合物应该通过drug-likeness测试。因此,我们进行了三步筛选过程。在网上,研究选择抗病毒中药化合物的三种主要蛋白质的目标SARS CoV-2(3中电,巴解组织,峰值糖蛋白)用七弦琴AutoDock激动人心的结果。5化合物服从关颖杉的统治都是受到对接实验。二十五(25)抗病毒中药化合物满意关颖杉的规则五drug-likeness正如之前所说,表1。

利平斯基规则5太区分药物像和non-drug-like分子是已知的预测有高概率的成功或失败。这些过滤器是用作截止点或标准临床前开发以减少现实中在临床试验中。整个对接过程是顺序完成的。第二步是抗病毒草本植物化学的化合物5 drug-likeliness停靠的利平斯基规则通过Papain-like蛋白酶、3 c蛋白酶和峰值分别糖蛋白。

有25个重叠的化合物。这个方法是一个迅速识别自然组件有一个高的可能性Anti-Coronavirus (2019 - ncov)活动。这是重要的,因为所选化合物的Anti-Coronavirus影响生物证实,和遗传相似性SARS冠状病毒(2019 ncov),或即冠状病毒高(25]。25个化合物中凸显了我们的第一步,只有6通过筛选,显示这种测试的必要性。

所有6化合物可以绑定到新冠状病毒蛋白质的预测。我们相信高成功率的对接筛查是由于遗传相似性较高新冠状病毒和SARS或即病毒(26]。配体的亲和力> 8受到进一步的互动分析。的发现结果完全基于对接能源价值和结合位点的相互作用。更多的负面价值,更稳定的复杂和亲和力。根据能源漏斗理论更少的能量描述高度稳定的构象。因此需要更多的能量来打破复杂意味着高的离解能。对接结果以表格形式进行了总结表1和2

抑制papain-like蛋白酶

选择的配体与Papain-like蛋白酶停靠,他们的互动和取向是仔细监控显示表2。人参皂苷化合物抗病毒活动中,结合能最高(-9.9),其次是乌索得分(-9.4),而齐墩果酸。这意味着皂苷含量抑制最因为绑定复杂的力量和催化活性预计它们之间的氢键(27- - - - - -30.]。的氨基酸残基形成氢键所示图3 - 6这清楚地解释道。这些残留物Papain-like蛋白酶的活性位点区域。同时,乌索结合的催化部位有较多的氢键相比其他化合物研究因此有很高的抗病毒特性。

结论

在这项研究中,25岁的植物化学成分达到分子来自13个不同的植物物种包含在非洲传统医学药典通过计算机辅助药物发现与报告抗病毒功效筛选(CADD)与分子对接工具汽车码头七弦琴。六个铅分子显示最高的亲和力和强烈的交互作用有三个治疗靶点(Papain-like蛋白酶、3 c蛋白酶和斯派克糖蛋白)的SARS-CoV-2这些化合物表现出明显的非共价相互作用,如氢键、范德华力、静电和疏水相互作用。利平斯基规则表示这些铅化合物的药代动力学功效尤其反对Papain-like蛋白酶。进一步研究吸收,分布,代谢,排泄,毒性(ADMET)这些铅化合物,在体外在活的有机体内需要实验来验证利用从这些植物和采购COVID-19治疗干预措施。

作者的贡献

概念化,戈尼亚伯拉罕和约翰·杜高犬Chinyere Aguiyi;数据管理,Uchechukwu Oheari;正式的分析,Uchechukwu Oheari;融资收购,约翰Chinyere Aguiyi;调查,戈尼亚伯拉罕和雅完人。奥马尔杜高犬;方法,戈尼亚伯拉罕,杜高犬Uchechukwu Oheari和Aboi Madaki;项目管理、戈尼亚伯拉罕杜高犬;监督,约翰Chinyere Aguiyi;可视化、雅完人Umar;写初稿,戈尼亚伯拉罕,杜高犬Aboi Madaki,约翰Chinyere和Uchechukwu。 All authors have read and agreed to the published version of the manuscript.

资金

这项研究是完全支持非洲卓越中心的植物学期刊研究和开发(ACEPRD)大学乔斯,尼日利亚乔斯,一个世界银行资助的项目。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

引用