分子ドッキングを用いたSARS-CoV-2 3CLproとアンジオテンシン変換酵素IIの標的化によるCOVID-19に対する漢方薬の可能性のインシリコスクリーニング

In Silico Screening of Potential Chinese Herbal Medicine Against COVID-19 by Targeting SARS-CoV-2 3CLpro and Angiotensin Converting Enzyme II Using Molecular Docking.

• Liang-Qin Gao
• Jing Xu
• Shao-Dong Chen

抄録

目的:

組み合わせ予測の基礎を提供するために、コンピュータ仮想スクリーニング技術を用いて、SARS-CoV-2 3CL加水分解酵素およびアンジオテンシン変換酵素II(ACE2)を受容体とする分子ドッキングにより、コロナウイルス疾患2019(COVID-19)の治療のための潜在的な漢方薬(CHM)を探索することを目的とする。

OBJECTIVE: To seek potential Chinese herbal medicine (CHM) for the treatment of coronavirus disease 2019 (COVID-19) through the molecular docking of the medicine with SARS-CoV-2 3CL hydrolytic enzyme and the angiotensin converting enzyme II(ACE2) as receptors, using computer virtual screening technique, so as to provide a basis for combination forecasting.

方法:

ターゲットとしたSARS-Cov-2 3CLヒドロラーゼおよびACE2変換酵素とCHMの分子ドッキングは、Autodock Vinaソフトウェアを用いて達成された。3CLproとACE2受容体に作用するCHMモノマーを漢方薬システム薬理データベースと解析プラットフォームから検索し、有効成分を選択し、キーとなるCHMと化合物を推測した。ネットワーク薬理学の観点から化学的標的ネットワークを構築し、DAVIDによる遺伝子オントロジーの機能富化解析、京都大百科事典の遺伝子・ゲノムの経路富化解析を行い、コアドラッグペアの作用機序を推測した。

METHODS: The molecular docking of CHM with the SARS-Cov-2 3CL hydrolase and the ACE2 converting enzyme, which were taken as the targets, was achieved by the Autodock Vina software. The CHM monomers acting on 3CLpro and ACE2 receptors were retrieved from the Traditional Chinese Medicine Systems Pharmacology Database and Analysis Platform, the active ingredients were selected, and the key CHMs and compounds were speculated. Based on the perspective of network pharmacology, the chemical-target network was constructed, and the functional enrichment analysis of gene ontology and the pathway enrichment analysis of Kyoto encyclopedia of genes and genomes were carried out by DAVID to speculate about the mechanism of action of the core drug pairs.

結果:

2つの標的タンパク質との最適な結合エネルギーを持つ6つの低分子化合物が存在する。合計238種類の抗COVID-19ハーブの中から、最も有効成分を含む16種類のCHMと、高頻度で使用されている5種類の抗COVID-19ハーブの候補と、コアドラッグペアであるForsythiae Fructus-Lonicerae Japonicae Flosを選定した。

RESULTS: There are 6 small molecule compounds that have the optimal binding energy with the two target proteins. Among 238 potential anti-COVID-19 herbs screened in total, 16 kinds of CHM containing the most active ingredients, and 5 candidate anti-COVID-19 herbs that had been used in high frequency, as well as a core drug pair, namely, Forsythiae Fructus-Lonicerae Japonicae Flos were selected.

結論:

複数の成分とターゲットを含むForsythiae Fructus-Lonicerae Japonicae Flosのコアドラッグペアは、3CLproとACE2との組み合わせが容易であり、マルチ成分とマルチターゲットにより抗COVID-19肺炎効果を発揮し、マルチパスウェイで抗COVID-19肺炎の役割を果たします。

CONCLUSION: The core drug pair of Forsythiae Fructus-Lonicerae Japonicae Flos containing multiple components and targets is easy to combine with 3CLpro and ACE2, and exerts an anti-COVID-19 pneumonia effect through multi-component and multi-target, and plays the role of anti-COVID-19 pneumonia in multi-pathway.