SARS-CoV-2由来のヌクレオカプシドリンタンパク質のRNA結合ドメインを標的とした潜在的なインヒビターのバーチャルスクリーニングとダイナミクス

Virtual screening and dynamics of potential inhibitors targeting RNA binding domain of nucleocapsid phosphoprotein from SARS-CoV-2.

• Rohitash Yadav
• Mohammed Imran
• Puneet Dhamija
• Kapil Suchal
• Shailendra Handu

抄録

コロナウイルス病2019年パンデミックの出現により、世界的に大流行しています。SARS-CoV-2は、新たに転写された遺伝物質中の任意のミスマッチを修復するためのユニークなエキソヌクレアーゼを有するコロナウイルスファミリーの7番目であり、最新のものである。そのため、このウイルスを標的とし、同時に排除するためには、新たなメカニズムを持つ薬剤が必要とされています。そこで、新たに解読されたNタンパク質をSARS-CoV-2に属する標的とする。これらはRNAの転写、ウイルスの複製、新しいウイルスの形成に重要な役割を果たしている。本研究では、この新規標的タンパク質に対して、AsinexデータベースとPubChemデータベースから得られた8987個のリガンドの仮想スクリーニング、分子モデリング、ドッキングを行った。リガンド結合のためのDScore ≥1を持つ3つのホットスポットサイト（サイト1、サイト2、サイト3）を選択した。その結果、2つのライブラリの中から3つの最適な薬剤を決定した。Asinexデータベース（5817と6799）からの2つの抗ウイルス剤のドッキングスコアは-10.29と-10.156であり、サイト3上のそれぞれの自由結合エネルギー（Δbind）は-51.96と-64.36であった。第三の薬剤、Zidovudineは、サイト3上で-59.43のその結合自由エネルギー（Δ結合）と-9.75のドッキングスコアを持つPubChemデータベースからのものである。RMSDとRMSFは、50nsの分子動力学シミュレーション研究を通して、3つの薬剤すべてについて計算されました。その結果、ジドブジンは2nsで2.4Åの揺らぎから始まり、13nsから50nsまでは3Åで安定していた。このように、潜在的な治療法としての生物学的検証に道を開くことができました。

The emergence of the coronavirus disease-2019 pandemic has led to an outbreak in the world. The SARS-CoV-2 is seventh and latest in coronavirus family with unique exonucleases for repairing any mismatches in newly transcribed genetic material. Therefore, drugs with novel additional mechanisms are required to simultaneously target and eliminate the virus. Thus, a newly deciphered N protein is taken as a target that belongs to SARS-CoV-2. They play a vital role in RNA transcription, viral replication and new virion formation. This study used virtual screening, molecular modeling and docking of the 8987 ligands from Asinex and PubChem databases against this novel target protein. Three hotspot sites having DScore ≥1 (Site 1, Site 2 and Site 3) for ligand binding were selected. Subsequently, high throughput screening, standard precision and extra precision docking process and molecular dynamics concluded three best drugs from two libraries. Two antiviral moieties from Asinex databases (5817 and 6799) have docking scores of -10.29 and -10.156; along with their respective free binding energies (Δ bind) of -51.96 and -64.36 on Site 3. The third drug, Zidovudine, is from PubChem database with docking scores of -9.75 with its binding free energies (Δ bind) of -59.43 on Site 3. The RMSD and RMSF were calculated for all the three drugs through molecular dynamics simulation studies for 50 ns. Zidovudine shows a very stable interaction with fluctuation starting at 2.4 Å on 2 ns and remained stable at 3 Å from 13 to 50 ns. Thus, paving the way for further biological validation as a potential treatment.Communicated by Ramaswamy H. Sarma.