Inhibidores de la enzima SARS-CoV-2 entre los medicamentos examinados para su reutilización


En el contexto de la pandemia de la enfermedad por coronavirus 2019 (COVID-19), con más de 3,5 millones de muertes y contando al 9 de junio de 2021, el desarrollo de antivirales efectivos sigue siendo esencial. Esta necesidad persistente se debe en gran parte al hecho de que la mayoría de las vacunas disponibles actualmente se dirigen a los proteína de pico del síndrome respiratorio agudo severo coronavirus 2 (SARS-CoV-2), que parece sufrir constantemente mutaciones rápidas y críticas.

Un nuevo bioRxiv * preprint describe la identificación de algunos compuestos farmacéuticos prometedores que podrían desarrollarse como fármacos antivirales contra COVID-19. Estos medicamentos se han obtenido mediante la detección de medicamentos experimentales ya aprobados o en etapa tardía.

Estudio: Reutilización de fármacos para la proteasa similar a la papaína del SARS-CoV-2. Haber de imagen: Blue Planet Studio / Shutterstock.com

Fondo

El genoma del SARS-CoV-2 codifica diez marcos de lectura abiertos (ORF), el mayor de los cuales es ORF1ab. ORF1ab comprende dos ORF diferentes, los cuales se traducen como un único polipéptido grande. Este gran polipéptido es luego escindido por dos cisteína proteasas que están codificadas dentro de los propios ORF que se conocen como proteína no estructural 3 (NSP3) y NSP5.

Estas NSP, que también se conocen como proteasas similares a papaína (PLpro) y proteasas principales (Mpro), respectivamente, escinden todos los polipéptidos ORF. Esta escisión produce 15 NSP que son esenciales para la replicación e infección viral.

PLpro actúa para escindir enlaces peptídicos cuando reconoce el péptido de cuatro residuos LXGG. Esta proteasa también tiene actividad de desubiquitinación, así como la capacidad de proteolizar los enlaces de ubiquitina y eliminar el producto del gen 15 estimulado por interferón (ISG15). Estas acciones son importantes para regular las respuestas inmunitarias innatas del huésped antiviral y promover la infección exitosa por SARS-CoV-2.

PLpro se conserva en un 83% entre el SARS-CoV-2 y el SARS-CoV, así como en otros coronavirus. La conservación de esta enzima, por tanto, ofrece la inhibición de PLpro como posible estrategia de tratamiento y / o prevención de amplio espectro.

La reutilización de fármacos tiene muchas ventajas en la pandemia actual, ya que evita la mayor parte del proceso de desarrollo de fármacos, lo que ahorra tiempo y dinero. La reutilización de medicamentos ya aprobados también elimina la necesidad de estudios de toxicidad, ya que estos medicamentos ya han demostrado ser seguros en humanos.

Moléculas con promesa

Los investigadores buscaron entre 37 inhibidores de cisteína proteasa y 33 inhibidores de deubiquitinasa para encontrar posibles inhibidores de PLpro. Este cribado produjo siete fármacos candidatos capaces de inhibir la enzima a concentraciones bajas, con una inhibición del 50% a menos de 60 μM (concentración inhibidora del 50%, CI50 de <60 μM).

El rango de valores de IC50 se extendió de 0,56 μM para SJB2-043 a 35,0 μM para S130. Cinco de estos fármacos candidatos tenían valores de CI50 por debajo de 10 µM.

Entre los cuatro compuestos que inhibieron completamente la actividad enzimática de PLpro a la concentración más alta de 200 μM, se sabe que uno inhibe el PLpro del SARS-CoV de forma no covalente, pero sin efecto sobre la actividad de las proteasas del huésped. A pesar de que este compuesto, que se denominó GRL0617, es pequeño, conserva una alta potencia, lo que quedó demostrado por su CI50 de 1,4 μM.

La inhibición alostérica resulta importante

Entre estos compuestos, SBJ2-043, aunque uno de los tres inhibidores parciales de la actividad enzimática de PLpro, tenía un valor de CI50 de solo 0,56 µM. Esto indica una afinidad de unión muy alta, lo que puede apuntar a su uso potencial en la construcción de una molécula de direccionamiento de proteasoma quimérico.

También es probable que SBJ2-043, como su análogo estructural SJB3-019a, produzca inhibición alostérica de la enzima, en lugar de competir directamente con el sustrato por el sitio catalítico. Parece que esta unión afecta a la estructura del sitio de unión por impedimento alostérico.

Un estudio adicional de estas moléculas a medida que interactúan con PLpro puede revelar nuevos sitios de dirección para los inhibidores de PLpro.

Los estudios de acoplamiento molecular en los principales éxitos ayudaron a aclarar cómo estos compuestos se unían al sitio activo de PLpro por diferentes modos.

¿Cuáles son las implicaciones?

Estos hallazgos indican oportunidades potenciales para reutilizar estos medicamentos para ayudar en la lucha en curso para tratar a los pacientes con COVID-19 grave. La inhibición competitiva directa no es el único criterio para identificar fármacos de valor que puedan adaptarse para este propósito, ya que los inhibidores alostéricos también exhibieron valores de CI50 impresionantemente bajos contra la actividad de PLpro.

Entender cómo la estructura de cada una de estas moléculas subyace a su eficacia en el SARS-CoV-2, la inhibición puede ayudar a desarrollar inhibidores de PLpro aún más potentes.

El siguiente paso será investigar el mecanismo de acción de estos compuestos, ya que esto ayudará a aumentar su eficacia en la inhibición de PLpro para una mejor actividad antiviral.

Como estudio piloto, el trabajo actual indica que la reutilización del fármaco COVID-19 dirigiéndose a PLpro es prometedora, pero es necesario un análisis en profundidad de los fármacos reutilizados para evitar omitir los inhibidores alostéricos.. “

*Noticia importante

bioRxiv publica informes científicos preliminares que no son revisados ​​por pares y, por lo tanto, no deben considerarse concluyentes, guiar la práctica clínica / comportamiento relacionado con la salud o tratarse como información establecida.

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