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 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. doi:10.7759/cureus.7423
  • 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.
  • 5. 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.
  • 6. 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
  • 7. 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.
  • 8. 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.
  • 9. Demir-Tekol, S. (2020). SARS-CoV-2: Virolojisi ve tanıda kullanılan mikrobiyolojik testler. Southern Clinics of Istanbul Eurasia, 1(1), 8-12
  • 10. 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.
  • 11. 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.
  • 12. 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.
  • 13. 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.
  • 14. 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.
  • 15. 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.
  • 16. 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.
  • 17. Du, Y., & Chen, X. (2020). Favipiravir: Pharmacokinetics and concerns about clinical trials for 2019‐nCoV infection. Clinical Pharmacology and Therapeutics, 108(2), 242-247
  • 18. Helen S Te, Randall, G., & Jensen, D. (2007). Mechanism of action of ribavirin in the treatment of chronic hepatitis C. Gastroenterol and Hepatol, 3(3), 218-225.
  • 19. Gong, W., Zhou, T., Wu, S., Ye, J., Xu, J., Zeng, F., Su, Y., Han, Y., Lv, Y., Zhang, Y., & Cai, X. (2021). A retrospective analysis of clinical efficacy of ribavirin in adults hospitalized with severe COVID-19. Journal of Infection and Chemotherapy Home, 27(6), 876-881
  • 20. 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.
  • 21. Pardo, J., Shukla, A., Chamarthi, G., & Gupte, A. (2020). The journey of remdesivir: from Ebola to COVID-19. Drugs in Context, 9, 1-9.
  • 22. Beigel, J., Tomashek, K., Dodd, L., Mehta, A., Zingman, B., Kalil, A., Hohmann, E., Chu, H., Luetkemeyer, A., …. Kline, S. (2020). Remdesivir for the treatment of Covid-19 — Final report. The New England Journal of Medicine, 383, 1813-1826
  • 23. 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.
  • 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.
Ankara Üniversitesi Eczacılık Fakültesi Dergisi-Cover
  • ISSN: 1015-3918
  • Yayın Aralığı: Yılda 3 Sayı
  • Başlangıç: 2016
  • Yayıncı: Ankara Üniversitesi Eczacılık Fakültesi
Sayıdaki Diğer Makaleler

SİKLİN BAĞIMLI KİNAZ 4/6 VE İNHİBİTÖRLERİ

Gülnur ARSLAN, Tijen ÖNKOL, Azime Berna ÖZÇELİK

CİNSEL YÖNDEN AKTİF KADINLARDA UREAPLASMA UREALYTİCUM VE ANTİBİYOTİK DUYARLILIĞININ FARKLI YÖNTEMLERLE BELİRLENMESİ

Şükran ÖZTÜRK, Sulhiye YILDIZ

NASTURTIUM OFFICINALE’NİN FİTOKİMYASAL İÇERİĞİ, ANTİOKSİDAN VE ENZİM İNHİBİTÖR ETKİLERİ

Murat ZOR, Sultan PEKACAR, Didem DELİORMAN ORHAN

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

GENİŞ SPEKTRUMLU ANTİKANSER BİLEŞİKLER GELİŞTİRMEYE YÖNELİK POTANSİYEL BİR HEDEF: HEKSOKİNAZ-II

Mevlüt AKDAĞ, Azime Berna ÖZÇELİK

ECZACILARDA COVID-19 VE TEDAVİSİNE YÖNELİK BİLGİ DÜZEYİ ÖLÇÜLMESİ

Bayram NALLI, Şükran KÖSE, Ömer DEMİR, Elvan GÖKMEN, Esra ÖZDAĞ, Aliye MANDIRACIOĞLU

KOZMETİK ÜRÜNLERDE GÖRÜLEN MİKROBİYOLOJİK KONTAMİNASYONLAR

Ayşe ARAS, Müjde ERYILMAZ

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

Eldrin ARGUELLES

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

Sarah GADO, Zeynep ALAGÖZ

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