SARS-COV-2'YE KARŞI RNA-BAĞIMLI RNA POLİMERAZ (RDRP) İNHİBİTÖR İLAÇLARI: BİR MOLEKÜLER DOCKİNG ÇALIŞMASI

Amaç: SARS-CoV-2 ile ilişkili viral pandemisi ilk olarak Aralık 2019'da Çin'in Wuhan kentinde bildirilmiştir. enfeksiyon gücünün yüksek olması nedeniyle, Dünya Sağlık Örgütü (DSÖ) 11 Mart 2020 tarihinde SARS-CoV-2’yi küresel pandemi olarak ilan etmiştir. Bu nedenle en önemli viral protein hedeflerinin belirlenmesi bir zorunluluk haline geldi. En önemli hedef proteinlerden biri ise, SARS-COV-2’nin replikasyon sürecinin bağlı olduğu RNA'ya bağımlı RNA polimerazdır (RdRp). Bu çalışmada RdRp ile RdRp nükleozit inhibitörleri, özellikle de Purin nükleozid analogları arasındaki olası etkileşimlerin incelenmesi, RdRp inhibitörleri ile yaygın olarak etkileşime giren en önemli kalıntıların saptanması ve bu kalıntılarda şimdiye kadar herhangi bir mutasyon gözlemlenip gözlemlenmediği araştırılması amaçlanmıştır. Gereç ve Yöntem: SARS-CoV-2 RdRp’ye karşı fizyolojik nükleotidler (ATP ve GTP) ve farklı viral RdRpler’e karşı onaylanmış ilaçlar (Galidesivir, Remdesivir, Ribavirin, Sofosbuvir ve Favipiravir) olmak üzere toplam 7 bileşik test edilmiştir. RdRp ile bu 7 bileşik arasında AutoDock Vina yardımıyla moleküler docking çalışmaları gerçekleştirilmiş olup moleküler docking çalışmalarından elde edilen sonuçlara ve uzaydaki konfigürasyonlarına göre en uygun olan modelleri için de detaylı yüzey etkileşim analizi Pymol ve Discovery Studio Visualizer software yardımıyla yapılmıştır. Sonuç ve Tartışma: Test edilen tüm moleküller, SARS-CoV-2 RdRp'ye başarıyla bağlanabilmiştir. Ayrıca hepsi 9 farklı amino asit ile (Arg553, Arg555, Asp618, Asp623, Ser682, Asn691, Ser759, Asp760 ve Asp761) aynı zamanda 3 farklı Template-primer RNA nükleotidi (U10, A11 ve U20) ile etkileşime girmiş ve zorunlu olmayan RNA zinciri sonlandırması yoluyla viral RdRp'nin inhibisyonuna neden olmuşlardır.

RNA-DEPENDENT RNA POLYMERASE (RDRP) INHIBITOR DRUGS AGAINST SARS-COV-2: A MOLECULAR DOCKING STUDY

Objective: SARS-CoV-2 associated viral pandemic was first reported in Wuhan, China, in December 2019. Due to the rapid increase in its pathogenicity, SARS-CoV-2 was declared a global pandemic by WHO on March 11, 2020. For that reason, determining the most attractive viral protein targets became a must. One of the most important target proteins is SARS-COV-2 RNA-dependent RNA polymerase (RdRp) on which COVID-19 depends in its replication process. This study aimed to examine the possible interactions between RdRp and the most promising RdRp nucleoside inhibitors especially Purine nucleoside analogs, to detect the most important residues that commonly interact with RdRp's inhibitors and to investigate whether if there any mutations have been observed so far in these residues or not. Material and Method: Molecular docking studies were carried out using AutoDock Vina between SARS-CoV-2 RdRp and drugs approved against different viral RdRps (Galidesivir, Remdesivir, Ribavirin, Sofosbuvir, and Favipiravir) as well as physiological nucleotides (ATP and GTP). Based on the obtained results, a detailed surface-interaction analysis was also performed using Pymol and Discovery Studio Visualizer software for the models that exhibited the most suitable location and configuration in space. Result and Discussion: All the tested molecules were able to bind to SARS-CoV-2 RdRp successfully. Also, they all commonly interact with 9 different amino acids (Arg553, Arg555, Asp618, Asp623, Ser682, Asn691, Ser759, Asp760, and Asp761), and 3 different Template-primer RNA nucleotides (U10, A11, and U20) causing inhibition of viral RdRp via non obligate RNA chain termination.

___

  • 1. Lai, C.C., Shih, T.P., Ko, W.C., Tang, H.J., Hsueh, P.R. (2020). Severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) and coronavirus disease-2019 (COVID-19): The epidemic and the challenges. International Journal of Antimicrobial Agents, 55(3), 105924. [CrossRef]
  • 2. Qu, J., Cao, B., Chen, R. (2020). COVID-19 the essentials of prevention and treatment. Elsevier Science, p. 1-3
  • 3. Pal, M., Berhanu, G., Desalegn, C., Kandi, V. (2020) Severe acute respiratory syndrome coronavirus-2 (SARS-CoV-2): An update. Cureus, 12(3), e7423. [CrossRef]
  • 4. Zhu, G., Zhu, C., Zhu, Y., Sun, F. (2020). Minireview of progress in the structural study of SARS- CoV-2 proteins. Current Research in Microbial Sciences, 1, 53-61. [CrossRef]
  • 5. Xia, X., Wang, Y., Zheng, J. C. (2021). Emerging roles of extracellular vesicles in mediating RNA virus infection. Fundamental Research,1(2), 179-185. [CrossRef]
  • 6. Lele, Z., Mansha, S., Dragoş S., Alvin, C., Jacqueline, G., Jeremy, D., Siobain, D., Julie, K.P. (2019). Existing host range mutations constrain further emergence of RNA viruses. Journal of Virology, 93(4), e01385-18. [CrossRef]
  • 7. Ren, B. (2020). The AI-discovered aetiology of COVID-19 and rationale of the irinotecan+ etoposide combination therapy for critically ill COVID-19 patients. Medical Hypotheses, 144, 110385. [CrossRef]
  • 8. Rasool, N., Yasmin, F., Sahai, S., Hussain, W., Inam, H., Arshad, A. (2021). Biological perspective of thiazolide derivatives against Mpro and MTase of SARS-CoV-2: Molecular docking, DFT and MD simulation investigations. Chemical Physics Letters, 771, 138463. [CrossRef]
  • 9. Zhu, W., Chen, C., Gorshkov, K., Xu, M., Lo, D., Zheng, W. (2020). RNA-dependent RNA polymerase as a target for covıd-19 drug discovery. Slas Dıscovery: Advancing The Science Of Drug Discovery, 25(10), 1141-1151. [CrossRef]
  • 10. Demir-Tekol, S. (2020). SARS-CoV-2: Virolojisi ve tanıda kullanılan mikrobiyolojik testler. Southern Clinics of Istanbul Eurasia, 1(1), 8-12. [CrossRef]
  • 11. Boopathi, S., Poma, A., Kolandaivel, P. (2020). Novel 2019 coronavirus structure, mechanism of action, antiviral drug promises and rule out against its treatment. Journal of Biomolecular Structure and Dynamics, 39(9), 3409-3418. [CrossRef]
  • 12. Cheng, Y., Chao, T., Li, C., Chiu, M., Kao, H., Wang, S., Pang, Y., Lin, C., Tsai, Y., Lee, W., Tao, M., Ho, T., Wu, P., Jang, L., Chen, P., Chang, S., Yeh, S. (2020). Furin ınhibitors block SARS-COV-2 spike protein cleavage to suppress virus production and cytopathic effects. Cell Reports, 33(2), 108254. [CrossRef]
  • 13. Gao, Y., Yan, L., Huang, Y., Liu, F., Zhao, Y., Cao, L., Wang, T. (2020). Structure of the RNA- dependent RNA polymerase from COVID-19 virus. Science, 368(6492), 779-782. [CrossRef]
  • 14. Yin, W., Mao, C., Luan, X., Shen, D., Shen, Q., Su, H., Wang, X., Zhou, F., Zhao, W., Gao, M., Chang, S., Xie, Y., Tian, G., Jiang, H., Tao, S., Shen, J., Jiang, Y., Jiang, H., Xu, Y., Zhang, S., Zhang, Y., Xu, H. (2020). Structural basis for inhibition of the RNA-dependent RNA polymerase from SARS-CoV-2 by remdesivir. Science, 368(6498), 1499-1504. [CrossRef]
  • 15. Kirchdoerfer, R.N., Ward, A.B (2019). Structure of the SARS-CoV nsp12 polymerase bound to nsp7 and nsp8 co-factors. Nature Communications, 10, 2342. [CrossRef]
  • 16. Faheem Kumar, B., Sekhar, K., Kunjiappan, S., Jamalis, J., Balaña-Fouce, R., Tekwani, B., Sankaranarayanan, M. (2020). Druggable targets of SARS-CoV-2 and treatment opportunities for COVID-19. Bioorganic Chemistry, 104, 104269. [CrossRef]
  • 17. Wang, M., Cao, R., Zhang, L., Yang, X., Liu, J., Xu, M., Shi, Z., Hu, Z., Zhong, W., Xiao, G. (2020). Remdesivir and chloroquine effectively inhibit the recently emerged novel coronavirus (2019-nCoV) in vitro. Cell Research, 30, 269-271. [CrossRef]
  • 18. Eastman, R., Roth, J., Brimacombe, K., Simeonov, A., Shen, M., Patnaik, S., Hall, M. (2020). Remdesivir: A review of its discovery and development leading to emergency use authorization for treatment of COVID-19. ACS Central Science, 6, 672-683. [CrossRef]
  • 19. Bhatia, S., Narayanan, N., Nagpal, S., Nair, D.T. (2021). Antiviral therapeutics directed against RNA dependent RNA polymerases from positive-sense viruses. Molecular Aspects of Medicine, 10100. [CrossRef]
  • 20. Tian, L., Qiang, T., Liang, C., Ren, X., Jia, M., Zhang, J., Li, J., Wan, M., YuWen, X., Li, H., Cao, W., Liu, H. (2021). RNA-dependent RNA polymerase (RdRp) inhibitors: The current landscape and repurposing for the COVID-19 pandemic. European Journal of Medicinal Chemistry, 213,113201. [CrossRef]
  • 21. Sharma, P.L., Nurpeisov, V., Hernandez-Santiago, B., Beltran, T., Schinazi, R.F. (2004). Nucleoside inhibitors of human immunodeficiency virus type 1 reverse transcriptase. Current Topics in Medicinal Chemistry, 4, 895-919. [CrossRef]
  • 22. Tiwari, V., Beer, J., Sankaranarayanan, N., Swanson-Mungerson, M., Desai, U. (2020). Discovering small-molecule therapeutics against SARS-CoV-2. Drug Discovery Today, 25(8), 1535-1544. [CrossRef]
  • 23. Padhi, A., Shukla, R., Saudagar, P., Tripathi, T. (2021). High-throughput rational design of the Remdesivir binding site in the RdRp of SARS-CoV-2: implications for potential resistance. iScience, 24(1), 101992. [CrossRef]
  • 24. Gordon, C., Tchesnokov, E., Woolner, E., Feng, J., Porter, D., Götte, M. (2020). Remdesivir is a direct-acting antiviral that inhibits RNA-dependent RNA polymerase from severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 with high potency. Journal of Biological Chemistry, 295(20), 6785-6797. [CrossRef]
  • 25. Mari, A., Roloff, T., Stange, M., Søgaard, K.K., Asllanaj, E., Tauriello, G., Alexander, L.T., Schweitzer, M., Leuzinger, K., Gensch, A., Martinez, A.E., Bielicki, J., Pargger, H., Siegemund, M., Nickel, C.H., Bingisser, R., Osthoff, M., Bassetti, S., Sendi, P., Battegay, M., Marzolini, C., Seth-Smith, H.M.B., Schwede, T., Hirsch, H.H., Egli, A. (2021). Global genomic analysis of SARS-CoV-2 RNA dependent RNA polymerase evolution and antiviral drug resistance. Microorganisms 19, 9(5), 1094. [CrossRef]
Ankara Üniversitesi Eczacılık Fakültesi Dergisi-Cover
  • ISSN: 1015-3918
  • Yayın Aralığı: Yılda 3 Sayı
  • Başlangıç: 2016
  • Yayıncı: Ankara Üniversitesi Eczacılık Fakültesi
Sayıdaki Diğer Makaleler

KOZMETİK ÜRÜNLERDE GÖRÜLEN MİKROBİYOLOJİK KONTAMİNASYONLAR

Ayşe ARAS, Müjde ERYILMAZ

3BGQ - PIM1 KİNAZ ETKİLEŞİMİNİ HEDEF ALAN YENİ DİTİYOKARBAMAT İLE SÜBSTİTÜE 2-OKSOİNDOL TÜREVLERİNİN İN SİLİKO ÇALIŞMALARI

Muni Sireesha SUNKARA, Saritha Jyostna TANGEDA, Dharani ANNEPALLY, Donna Kanthi BITLA, Sushma BOPPY, Pallavı CHİDURALA, Jhansi CHILUKA

SARS-COV-2'YE KARŞI RNA-BAĞIMLI RNA POLİMERAZ (RDRP) İNHİBİTÖR İLAÇLARI: BİR MOLEKÜLER DOCKİNG ÇALIŞMASI

Sarah GADO, Zeynep ALAGÖZ

HEDEFE YÖNELİK TEDAVİDE GÜNCEL YAKLAŞIMLAR: LUTESYUM-177 İLE İŞARETLİ RADYOFARMASÖTİKLER

Dorukhan HIŞIR, Meliha EKİNCİ, Derya İLEM-ÖZDEMİR

BAUHINIA ACUMINATA'DAKİ SEÇİLMİŞ FİTO BİLEŞENLERİN ÇOK HEDEFLİ İNHİBİTÖR KEŞFİ İÇİN MOLEKÜLER YERLEŞTİRME STRATEJİSİ

Neelima KUDUMULA

CHROOCOCCUS MINUTUS (KÜTZİNG) NÄGELİ'NİN (CHROOCOCCALES, CYANOBACTERIA) ANTİOKSİDAN, ANTİBAKTERİYEL VE ALFA-GLUKOZİDAZ İNHİBİSYON ÖZELLİKLERİNİN TOPLAM FENOLİK İÇERİĞİ VE İN VİTRO ANALİZİ

Eldrin ARGUELLES

EFFECT OF EFFLUX PUMP (DAP) INHIBITORS TO EFFICACY OF MEROPENEM ON ACINETOBACTER SPP. CLINICAL ISOLATES

Suzan ÖKTEN, Alparslan Semih SALAN, Gülcan KUYUCUKLU, Fatma KAYNAK ONURDAĞ

YENİ NESİL LİPİT BAZLI İLAÇ TAŞIYICI SİSTEMLER: LİPİT NANOKAPSÜLLER

Hatice DEMİRTAŞ, Ceyda SENGEL-TURK

ACINETOBACTER SPP. İZOLATLARINDA DIŞA ATIM POMPASI (DAP) İNHİBİTÖRLERİNİN MEROPENEMİN ETKİNLİĞİ ÜZERİNE ETKİSİ

Suzan ÖKTEN, Alparslan Semih SALAN, Gülcan KUYUCUKLU, Fatma KAYNAK ONURDAĞ

BAUHINIA ACUMINATA'DAKİ SEÇİLMİŞ FİTO BİLEŞENLERİN ÇOK HEDEFLİ İNHİBİTÖR KEŞFİ İÇİN MOLEKÜLER YERLEŞTİRME STRATEJİSİ

Neelima KUDUMULA