SARS のアロステリック部位で複合体を形成する天然フェノール化合物の抗ウイルス活性

Jun 13, 2023

Communications Biology volume 5、記事番号: 805 (2022) この記事を引用

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SARS-CoV-2 パパイン様プロテアーゼ (PLpro) は複数の機能をカバーします。 ウイルスポリペプチド鎖の切断を促進するシステインプロテアーゼ活性に加えて、PLpro は宿主細胞タンパク質からユビキチンと ISG15 (インターフェロン刺激遺伝子 15) を除去して、コロナウイルスが宿主の自然免疫応答を回避するのをサポートするという追加の重要な機能を持っています。 私たちは、天然化合物ライブラリーをスクリーニングすることにより、PLpro に結合し、ISG15 との必須の分子相互作用を妨げる 3 つのフェノール化合物を同定しました。 X 線スクリーニングによって同定され、PLpro と複合体を形成した化合物は、脱 ISGylation 活性アッセイにおいて PLpro の明らかな阻害を示します。 2 つの化合物はベロ細胞株アッセイで異なる抗ウイルス活性を示し、1 つは非細胞毒性濃度範囲で細胞変性効果を阻害しました。 進化するSARS-CoV-2の新たな変異体におけるPLpro変異の増加という状況において、我々が特定した天然化合物は、新型コロナウイルス感染症で下方制御されている宿主の抗ウイルス免疫応答プロセスを回復させる可能性もある。

SARS-CoV-2 によって引き起こされるコロナウイルス感染症 COVID-19 は、感染者数と死亡者数が多数を占め、依然として壊滅的な状況にあります1。 新型コロナウイルス感染症に対して承認され、非常に有効なワクチンがいくつか、わずか 1 年で世界中で開発されました。 しかし、これらのワクチンは世界中で均一に入手できるわけではなく、その結果、新しい SARS-CoV-2 変異種がすでに出現しており、将来的には利用可能なワクチンの有効性に影響を与える可能性があります2。 並行して、ワクチンに反応しない、またはワクチンに耐性がない SARS-CoV-2 感染患者に対する代替治療法を特定し、最適化するためには、さらなる努力が必要です3。 したがって、補完的な戦略を適用して効果的な薬剤候補を特定する研究が急速に進行中です。 私たちが最近行ったアプローチの 1 つは、SARS-CoV-2 の主要プロテアーゼ Mpro の阻害剤の大規模な X 線結晶学的スクリーニングです。Mpro はウイルス複製プロセスに必須のタンパク質であり、したがって重要な薬剤標的です4。 我々は、抗ウイルス活性を示す Mpro を阻害する 6 つの化合物を特定し、これらの化合物は現在、前臨床研究の段階に近づいています4。

コロナウイルスのプラス鎖一本鎖 RNA ゲノムは、16 の非構造ポリタンパク質 (nsps 1 ～ 16) をコードしています。 パパイン様プロテアーゼ (PLpro) は、最大の成熟 SARS-CoV-2 タンパク質である nsp3 遺伝子の一部であるドメインです5。 PLpro は、nsp1/2、nsp2/3、nsp3/4 の間で前処理されたポリタンパク質内のモチーフ LXGG を認識し、ウイルスゲノムの開始、複製、転写のための機能単位に切断するのに必要です 6,7。 タンパク質分解活性とは別に、PLpro はユビキチン化または ISG 化タンパク質からユビキチン鎖または ISG15 (インターフェロン刺激遺伝子産物 15) に結合して切断することもできます 8。 脱ユビキチン化酵素（DUB）および脱ISG化活性は、コロナウイルスが宿主の免疫応答に拮抗するために不可欠です。 小胞体（ER）膜でのモノユビキチン化はエンドサイトーシスと小胞輸送を調節しており、したがってコロナウイルスの伝播に重要であることが示されています9。 一方で、ISG15 は、インターフェロン系の調節不全による過剰な炎症反応や自己免疫反応に向けた代謝経路の修飾を引き起こします 10,11。 IRF3 (インターフェロン調節因子 3) などのコロナウイルスの標的タンパク質は、核内に侵入するために正しくリン酸化されるために ISG15 と結合する必要があり、抗ウイルス薬を誘発するための IFN-β 経路 12 などの下流のシグナル伝達イベントに必要となります。免疫反応。 したがって、システインプロテアーゼ活性と、PLpro の脱ユビキチン化酵素および脱 ISG 化活性により、この酵素は間違いなく創薬研究の非常に有望な標的になります 13,14。 さらに、薬物標的としての PLpro の重要性は、nsp3 遺伝子の PLpro ドメインにおける新規かつ予期せぬ変異を同定したいくつかの最近の研究 13、14、15、16、17、18、19、20、21、22 で強調されています。 SARS-CoV-2 の懸念される変異種 (VOC) は、現在世界のさまざまな地域で流行しています 23,24。