Antosianin Beri Sebagai Perencat SARS-CoV–2

“Berries anthocyanins as potential SARS-CoV–2 inhibitors targeting the viral attachment and replication; molecular docking simulation.”

Abstrak

Penyakit virus pernafasan, sindrom pernafasan akut yang teruk (SARS), telah berubah menjadi masalah kesihatan global. Hingga kini, belum ada ubat atau vaksin yang secara khusus disetujui untuk SARS-CoV-2.

Salah satu penyelesaian mendesak terhadap penyakit COVID-19 baru-baru ini adalah penggunaan molekul makanan, yang banyak terdapat dalam makanan berfungsi. Dalam kajian ini, kami telah melakukan pendekatan dokumentasi molekul untuk lapan belas molekul diet tergolong dalam subkelas antosianin, sebagai penghambat berpotensi protease utama dan glikoprotein lonjakan SARS-CoV-2.

Kedua-dua sasaran yang dipilih, memainkan peranan penting dalam penyambungan dan replikasi virus. Hasil kajian menunjukkan bahawa cyanidin-3-arabinoside menunjukkan tenaga pengikat terendah dan terletak di poket melalui sebilangan ikatan hidrogen yang mencukupi dengan virus protease utama.

Walau bagaimanapun, pelargonidin-3-glukosida dan pelargonidin 3-rhamnoside menunjukkan tenaga pengikat yang signifikan dengan glikoprotein lonjakan SARS-CoV-2. Semua sebatian yang disebutkan di atas menunjukkan keserupaan ubat yang tinggi dan memenuhi peraturan lima Lipinski, serta memberikan parameter ketoksikan yang baik, selain nilai ADME.

Dengan mempertimbangkan hasil yang diperoleh, pengambilan buah beri secara teratur, yang kaya dengan sebatian antosianin, harus menyokong untuk mencegah jangkitan virus dengan mengurangkan penyebaran dan patogenik SARS-CoV – 2.

1. Pengenalan

Penyakit virus pernafasan, sindrom pernafasan akut yang teruk (SARS), telah berubah menjadi masalah kesihatan global [1].

Kes yang dijangkiti meningkat setiap hari, pada masa penulisan, jumlah ini kini telah melebihi 12,5 juta, dengan 560 k kematian yang disahkan. Pandemik COVID-19 berkaitan dengan coronavirus bernama SARS-CoV-2, yang merupakan virus RNA untai tunggal yang dililit, dimahkotai, termasuk dalam keluarga Coronaviridae [2].

Beberapa molekul protein yang dikodkan oleh genom virus, menunjukkan peranan penting dalam virulensi dan replikasi SARS-CoV-2, di antaranya protease utama yang dikenali sebagai 3CLpro (Mpro), yang mempunyai peranan penting dalam replikasi poliprotein yang diterjemahkan dari RNA viral [3].

Protein lain yang memainkan peranan penting dalam lampiran virus, peleburan, dan kemasukan SARS-CoV-2, adalah glikoprotein lonjakan (S-protein). Domain pengikat reseptor (RBD) protein S mengikat kuat dengan reseptor enzim penukar angiotensin manusia 2 (ACE2) sel paru-paru [4].

Kedua protein ini, protein utama, dan protein lonjakan mungkin menjadi sasaran ubat yang menjanjikan untuk membangun vaksin dan agen terapi untuk mengawal jangkitan koronavirus baru (COVID 19). Hingga kini, belum ada vaksin atau ubat yang secara khusus disetujui untuk SARS-CoV-2.

Pendekatan konvensional untuk pengembangan terapi berkesan baru dan vaksin terhadap COVID-19 sangat mahal dan memerlukan sekurang-kurangnya satu tahun sebelum vaksin pertama diluluskan dan tersedia untuk digunakan secara meluas.

Salah satu penyelesaian segera yang mempunyai minat global yang besar di kalangan penyelidik untuk rawatan dan pencegahan penyakit COVID-19 baru-baru ini adalah penggunaan molekul makanan, yang dapat dijumpai dengan banyak dalam makanan berfungsi [5].

Banyak molekul makanan seperti epigallocatechin gallate (EGCG), kaempferol, catechin, savinin, curcumin, dan asid betulinik telah dikenal pasti oleh kajian dokumentasi molekul, sebagai agen anti-SARS-CoV-2 yang berkesan [6], [7].

Beberapa kajian melaporkan bahawa antosianin adalah komponen utama dalam strawberi dan raspberry hitam [8].

Mazza dan Miniati (1993) telah menyebutkan antara 25 hingga 495 mg / 100 g antosianin untuk blueberry semak tinggi [9].

Anthocyanin sebagai molekul makanan adalah anggota sekumpulan besar metabolit sekunder yang disekresikan oleh tumbuhan, yang disebut polifenol, yang dikategorikan kepada empat kategori: flavonoid, asid fenolik, lignan, dan stilbenes.

Flavonoid dibahagikan kepada empat subkelas, antosianin, flavonol, flavon, dan flavanon [10].

Subkelas ini dipilih kerana beberapa kajian menunjukkan bahawa sebatian antosianin menunjukkan pelbagai kesan bermanfaat, termasuk kesan anti-diabetes, anti-barah, anti-alergi, anti-mutagenesis, kardioproteksi, dan antimikroba. Beberapa antosianin juga menunjukkan aktiviti antivirus yang baik [8], [11].

Sejauh yang kita ketahui, tidak ada penyelidikan mengenai penilaian antosianin dari beri menggunakan pemodelan komputasi terhadap protease utama SARS-CoV-2 (PDB: 6lu7) dan glikoprotein lonjakan SARS-CoV-2 (PDB: 6lzg).

Pemasangan molekul adalah alat yang menjanjikan untuk penemuan calon ubat terapi baru terhadap COVID-19, dengan kaedah ini kita dapat menganalisis orientasi dan konformasi (dinyatakan bersama sebagai “pose”) molekul ke dalam laman pengikat sasaran makromolekul [12].

Beberapa literatur melaporkan mengenai penggunaan simulasi sambungan molekul untuk menilai atau meramalkan pertalian sasaran ubat dengan proteinase [13], [14], [15], [16], [17], [18], [19 ], [20], [21].

Dengan menggunakan kaedah ini, kami telah menyaring lapan belas molekul makanan tergolong dalam subkelas antosianin, yang mewakili sebatian utama dalam beberapa buah beri, sebagai agen penghambat kuat protease utama dan mensasarkan domain pengikat reseptor (RBD) protein S SARS-CoV-2. Tambahan pula, dokumentasi molekul memberikan pengiktirafan pantas terhadap urutan asid amino di seluruh SARS-CoV-2 [22], [23], [24].

Hasil dokumentasi optimis dan mencadangkan kemungkinan penghambatan terhadap SARS-CoV-2.

Bahan-bahan dan cara-cara

2.1. Protein dan sebatian kimia

Sebagai sasaran molekul, dua protein penting untuk jangkitan SARS-CoV2 dicalonkan. Ini termasuk Protease Utama (Mpro) (juga disebut protease seperti 3C – 3CLpro), yang mewakili peranan penting dalam penyebaran SARS-CoV – 2.

Struktur kristal enzim ini kompleks dengan perencat N – [(5-Methylisoxazol-3-Yl) Carbonyl] Alanyl-Lvalyl-N1 – ((1r, 2z) -4- (Benzyloxy) -4-Oxo-1- {[(3r) -2-Oxopyrrolidin-3- Yl] Methyl} But-2-Enyl) -L-Leucinamide, (N3), diperoleh dari bank data protein (PDB), (kod PDB: 6lu7), dalam Format PDB.

Walau bagaimanapun, domain pengikatan reseptor lonjakan coronavirus yang rumit dengan reseptornya ACE2 diperoleh dari bank data protein Research Collaboratory for Structural Bioinformatics (RCSB) (PDB ID: 6lzg).

Perpustakaan lapan belas sebatian milik semua subkelas antosianin seperti yang ditunjukkan dalam Gambar. 1 dipilih dan disaring terhadap kedua-dua sasaran protein (protein utama dan protein lonjakan).

2.2. Penyediaan protein dan ligan

Penyediaan dua protein sasaran, 6lu7 dan 6lzg, yang digunakan dalam kajian ini, dilakukan, melalui BIOVIA Discovery Studio Visualizer 2020. Molekul air dikeluarkan dari struktur kristal kedua protein tersebut, bersama dengan ligan asli yang melekat pada protein sasaran 6lu7.

Walau bagaimanapun, untuk menyediakan ligan, 6lzg, protein hACE2 (bahagian A) dikeluarkan dari fail PDB kompleks, Spike Protein RBD-hACE2. Kedua-dua reseptor disimpan dalam format (.PDB).

Langkah kedua persiapan dilakukan pada AutoDock Tools 1.5.6, dengan penambahan atom polar dan caj Kollman, kemudian, ligan disimpan sebagai fail PDBQT. Penyediaan ligan dilakukan dengan pengurangan tenaga menggunakan algoritma Gasteiger, mengesan akar, dan menetapkan jumlah kilasan.

2.3. Pelekapan molekul

Analisis sambungan molekul dilakukan menggunakan AutoDock Tools 1.5.4, untuk menilai tenaga pengikat terendah, antara ligan dan protein sasaran (6lu7 dan RBD protein S).

Program yang sama digunakan juga untuk mendapatkan kotak grid tiga dimensi untuk simulasi dok di mana kotak dengan ukuran 40 × 40 × 40, pada 0,742 Å dihasilkan dan berpusat pada (x = 13.544, y = 12.198, z = 67.681) di sekitar residu hotspot laman aktif sasaran 6lu7.

Selanjutnya, kotak grid untuk RBD protein S berpusat di (x = −36.921, y = 30.66, z = 2.967) dengan jarak 0.503 Å dan dimensi 40 × 84 × 40. Nilai jarak grid 0.503 Å digunakan bukan nilai lalai 0,375 Å, kerana kotak grid yang diperoleh ketika kita menggunakan nilai jarak 0,375 Å bukanlah ruang yang cukup untuk menutup semua residu dari tapak aktif 6lu7.

Walau bagaimanapun, nilai jarak grid 0,503 memungkinkan untuk menutup semua asid amino yang terdapat di tapak aktif enzim ini.

Selepas pelaksanaan AutoGrid yang berjaya, parameter sambungan lalai digunakan seperti berikut: i) bilangan GA berjalan: 10; ii) saiz populasi: 150; iii) jumlah penilaian tenaga: 2.5 juta (toleransi berkelompok 2.0)); dan iv) bilangan generasi: 27000.

Algoritma genetik Lamarckian digunakan dan outputnya disimpan dalam format fail parameter docking (DPF). Pose pengikatan yang diramalkan untuk setiap sebatian diproses oleh analisis pengelompokan bawaan (toleransi 1.0 Å RMSD), dan penyesuaian tenaga terendah dari kluster terbesar dipilih sebagai wakil.

Discovery Studio dan PyMOL dilaksanakan untuk memvisualisasikan dan meneliti interaksi antara serpihan ligan dengan protein virus (3CLpro dan RBD S-protein).

2.4. Penilaian kesamaan ubat, sifat ADME / ketoksikan

Untuk menentukan kesan zat aktif selepas pemberiannya dalam tubuh manusia, penting untuk mengenali penyerapan, metabolisme, perkumuhan, dan pengedarannya (ADME), yang juga disebut sifat farmakokinetik ubat [25], [26].

Anggaran ADME awal sangat mengurangkan pecahan kegagalan berkaitan dengan farmakokinetik pada peringkat klinikal [27].

Lima ciri biokimia mempunyai pengaruh besar terhadap sifat ubat ADME, peraturan Lipinski yang disebut lima, yang menggariskan hubungan antara sifat fizikokimia dan farmakokinetik.

Peraturan lima Lipinski [28], bersama dengan parameter penting lain yang digunakan untuk menilai kesamaan ubat dan ketoksikan sebatian hit, seperti peraturan Veber [29], skor bioaktiviti, luas permukaan kutub (TPSA), kelarutan (log), kebolehaksesan sintetik (SA) skor bioavailabiliti, penghambatan alel CYP dan permeant darah-otak penghalang (BBB), telah dinilai menggunakan alat web percuma SwissADME (Molecular Modeling Group, Swiss Institute of Bioinformatics) [27], dan alat molinspirasi.

Keputusan dan perbincangan

3.1. Pemasangan molekul menggunakan AutoDock

Urutan protease utama SARS-CoV-2 (PDB: 6lu7) dan glikoprotein lonjakan (PDB: 6lzg) diperoleh sebagai format PDB. Model tersebut disahkan sebelum melakukan simulasi sambungan molekul, kemudian ligan dikenakan pengurangan tenaga untuk mendapatkan geometri aktif yang dioptimumkan.

Pengurangan tenaga dilakukan dengan caj medan daya semasa menggunakan Amber10: EHT forcefield, cutoff (8.10 Å), R-med solvation, pemalar dielektrik yang bergantung pada jarak 4.0, dan skala masa 100 ns [24].

Kompleks dok dikenakan 500 kitaran berulang dengan ofset radius 0,4, dan kecerunan 0,01 [24].

Ligan ditentukan berdasarkan skor yang diperoleh dan mod pengikatnya [30].

Pemeriksaan maya dilakukan dari perpustakaan lapan belas sebatian ligan Phyto, tergolong dalam subkelas antosianin untuk membezakan perencat potensi protease utama COVID-19 (PDB ID: 6LU7) dan domain pengikat reseptor (RBD) SARS-CoV- 2 protein spike.

Berdasarkan hasil AutoDock (Jadual 1), daripada 18 sebatian yang digunakan dalam kajian ini, procyanidin B2 menunjukkan skor dok terendah dengan tapak aktif protease (3CLpro) (−9.3 kcal / mol) utama, diikuti oleh procyanidin A2 (−9.2 kcal / mol) dan cyanidin-3-arabinoside (−9.1 kcal / mol).

Ketiga pelargonidin glikosilasi menunjukkan skor dok paling tinggi jika dibandingkan dengan pelargonidin sebatian aglikon, selain itu, sifat bahagian gula yang melekat pada pelargonidin nampaknya pelargonidin penting digantikan pada kedudukan 3 dengan paparan rhamnoside skor tinggi (−9.1 kcal / mol) jika dibandingkan dengan pelargonidin- 3-glukosida (−8.3 kcal / mol) dan pelargonidin-3-O-beta-D-glukosida (−8.2 kcal / mol).

Semua sebatian terpilih (pelargonidin-3-glukosida, pelargonidin 3-rhamnoside, pelargonidin-3-o-beta-D-glucoside, cyanidin-3-arabinoside, procyanidin A2, procyanidin B2) menunjukkan tenaga pengikat dok lebih tinggi daripada perencat yang baru digunakan (darunavir) untuk protease utama COVID-19.

Hasil dokumentasi molekul, menunjukkan kemungkinan penggunaan Salvadora persica flavonoid (derivatif kaempferol dan isorhamnetin), yang secara struktural paling dekat dengan kelas antosianin, untuk menghalang SARS-CoV-2main protease [6].

Reseptor sel inang ACE2, berinteraksi dengan SARS-CoV-2, melalui Spike Glycoproteinnya. Penghambatan interaksi ini, menggunakan sumber produk semula jadi, dapat mencegah jangkitan virus [31].

Beberapa kajian memilih sasaran, Spike glycoprotein, untuk penyelidikan saringan maya dan bukannya protein ACE2, kerana yang terbaru ini dinyatakan dalam banyak jenis sel manusia, dan akibatnya, menargetkan ACE2 menghasilkan pelbagai kesan sampingan, seperti kesan modulasi pada tekanan darah, dan beberapa kesan sampingan berkaitan sistem kardiovaskular yang lain [32], [33], [34].

Nilai interaksi afinitas pengikat, antara laman sasaran aktif, RBD protein S, dan 18 ligan Phyto yang digunakan dalam kajian ini, mulai dari, −6.2 kcal / mol, untuk pelargonidin ligan, hingga −7.2 kcal / mol, untuk ligan procyanidin A2, diikuti oleh procyanidin B2 (−7.0 kcal / mol) seperti yang ditunjukkan dalam Jadual 1.

Semua ligan antosianin yang digunakan dalam kajian ini menunjukkan skor dok Vina lebih baik daripada hidroksichloroquine.

Dalam sambungan molekul, tenaga yang paling tidak mengikat menunjukkan daya tarikan yang lebih kuat antara ligan dan sasaran virus [35].

Jenis interaksi molekul, terutamanya ikatan H dan interaksi hidrofobik, yang terlibat antara molekul ligan dan sisa tapak aktif kedua-dua protein sasaran (6lu7 dan RBD protein S) telah dikaji, kerana mereka mengatur bentuk dan penstabilan molekul dok [36].

Dengan sasaran Mpro, ligan cyanidin-3-arabinoside membentuk sembilan ikatan hidrogen dengan lapan residu yang berbeza: Gly143, Thr 26, Leu 141, Ser 144, Asn 142, His 163, Tyr 54, Asp 187, yang menunjukkan interaksi kuat dan stabil antara ligan ini dan tapak aktif protease utama, bagaimanapun, dua asid amino, Cys 145, Met 49, terlibat dalam interaksi pi-alkil dengan sebatian yang sama seperti yang digambarkan dalam Rajah 2.

Sisa, Thr 26, Cys 145, Asn 142, Leu 141, di tapak aktif protease membentuk H- ikatan dengan ligan, procyanidin A2.

Tambahan pula, enam residu lain terlibat dalam membentuk penderma-penderma yang tidak baik (His 163), π-π T-berbentuk (His 41), dan interaksi π-Alkyl (Met 165, Cys 145) dengan ligan yang sama procyanidin A2.

Di samping itu, procyanidin B2 mempunyai bilangan interaksi ikatan hidrogen yang lebih sedikit berbanding dengan, procyanidin A2 dan cyanidin-3-arabinoside, sebenarnya, hanya dua ikatan hidrogen yang diperhatikan antara sebatian ini dan dua asid amino, Ser 144 dan Leu 141 dari Mpro.

Sebaliknya, interaksi lain diperhatikan antara sebatian procyanidin B2 dan tapak aktif sasaran 6lu7, ini termasuk penderma-penderma yang tidak baik (His 163, Glu 166), PI-PI T-Shaped (His 41), Pi-Alkyl (Met 165, Cys 145), dan (interaksi π-σ: Met 49).

Residu, Tyr 54, di lokasi aktif Mpro mengambil bahagian dalam pembentukan ikatan hidrogen dengan ketiga sebatian tersebut, pelargonidin 3-rhamnoside, pelargonidin-3-glucoside, dan pelargonidin-3-O-beta-D-glucoside.

Empat lagi interaksi ikatan hidrogen diperhatikan antara residu, Leu 141, Ser 144, Asn 142, dan monosakarida, rhamnoside, dari sebatian pelargonidin 3-rhamnoside.

Sebagai tambahan kepada asid amino Tyr 54, sebatian pelargonidin-3-glukosida, berinteraksi oleh dua ikatan hidrogen tambahan dengan residu, Gln 192, Thr 190, dari Mpro (Gamb. 2).

Daripada Tyr 54, tidak ada lagi interaksi ikatan hidrogen antara sebatian pelargonidin-3-o-beta-D-glukosida dan sasaran 6lu7.

Struktur kristal protease utama (Mpro), dalam kompleks dengan perencat seperti peptida (N3) terdapat di Protein Data Bank (PDB: 6lu7).

Beberapa residu Mpro terlibat dalam interaksi dengan sasaran N3, termasuk His41, Met49, Phe140, Leu141, Gly143, SER144, Cys145, His163-164, Met165, Glu166, Pro168, His172, Asp187, Arg188, Gln189, Thr190, Ala191 [3].

Dalam kes kami, sebatian peringkat teratas terikat kepada 3CLpro melalui interaksi dengan asid amino yang sesuai, yang sangat sesuai dengan literatur ilmiah yang diterbitkan [37], [38].

Kajian terdahulu menunjukkan bahawa virus COVID-19 Mpro, bersama dengan SARS 3CLpro, mempunyai Cys – His catalytic dyad (His-41 and Cys-145) [39].

Enam sebatian peringkat teratas (cyanidin-3-arabinoside, procyanidin A2, procyanidin B2, pelargonidin 3-rhamnoside, pelargonidin-3-glucoside, dan pelargonidin-3-O-beta-D-glucoside) menunjukkan skor dok yang lebih tinggi dan pengikatan yang lebih kuat tenaga dengan residu Cys-145 dan His-41, yang mewakili zat pemangkin tapak aktif protease seperti 3C.

Menganalisis residu berinteraksi antara sebatian terikat paling tinggi, yang menunjukkan skor dok paling rendah dengan RBD protein S, Jadual 1, menunjukkan bahawa pelargonidin-3-glukosida, berinteraksi melalui lima ikatan hidrogen dengan asid amino, Arg 403, Gln 498, Tyr 505, Asn 501, Gly 496, dan satu ikatan tersusun π-π dengan Tyr 505 seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 3.

Walau bagaimanapun, sebatian, procyanidin A2 berinteraksi dengan RBDof S-protein melalui ikatan hidrogen dengan asid amino, Tyr 449 dan Asn 450, dan terbentuk: ikatan penderma-penderma yang tidak baik dengan Phe 490, ikatan π-anion dengan Glu 484, ikatan pi-sigma dengan Leu 452, dan ikatan bertumpukan π-π dengan Phe 490. Begitu juga pelargonidin ligan 3- rhamnoside, berinteraksi oleh dua ikatan hidrogen dengan asid amino (Tyr 505, Gly 496), dan menunjukkan ikatan bertumpukan π – π dengan, Tyr 505, dan ikatan hidrogen π-penderma dengan Tyr 453, Gly 496 (Gamb. 3).

Selanjutnya, ligan cyanidin-7-arabinoside membentuk ikatan hidrogen dengan, Glu 471, Ser 471, Ser 459, dan ikatan π-cation / anion dengan, Asp 467 dan Arg 457, bersama dengan satu ikatan π-alkil dengan Lys 458.

Selain itu , ikatan hidrogen tunggal dijumpai di antara residu Gly 496 dan procyanidin B2. Asid amino yang sama (Gly 496), bersama dengan asid amino Gly 502, Arg 403, Asn 501, terlibat dalam ikatan penderma-penderma / akseptor-akseptor dengan sebatian procyanidin B2, sebagai tambahan kepada satu π-π t- ikatan berbentuk dengan asid amino Tyr 505.

Glikoprotein lonjakan SARS-CoV-2 menggunakan banyak residu untuk menghubungi bahagian bawah lobus ACE2 kecil, termasuk: Try449, Tyr453, Asn487, Tyr489, Gly496, Thr500, Gly502, Tyr505, Leu455, Phe456, Phe486, Gln493, Asn501 Lys417, Gln474 dan Gln498 [4]. Ligan, pelargonidin-3-glukosida, procyanidin B2, dan pelargonidin 3-rhamnoside, dengan mensasarkan asid amino yang terlibat dalam interaksi antara protein-S dan ACE2, mereka dapat mengganggu penyambungan virus SARS-Cov-2 dengan reseptor sel tuan rumah ACE2.

Akibatnya, sebatian ini dapat mencegah jangkitan virus. Cyanidin-7-arabinoside tidak menunjukkan interaksi dengan residu utama ini.

Untuk interaksi yang baik antara ligan dan protein-S, kehadiran bahagian gula kelihatan penting. Ligan yang paling banyak mendapat skor (pelargonidin 3-rhamnoside, pelargonidin-3-O-beta-D-glucoside, dan cyanidin-7-arabinoside) mempunyai kehadiran kumpulan monosakarida yang melekat pada strukturnya, akibatnya, ia dapat melekat dengan pertalian tinggi dengan bahagian glisosilasi protein S.

Sebaliknya, pertaliannya lebih rendah dengan ligan glikosilasi anthocyanidins (avidin, apigeninidin, peonidin, rosinidin, tricetanidin, cyanidin), remarque yang sama ditimbulkan oleh Oliveira et al. [40].

3.2. Analisis kesamaan ubat dan sitotoksisiti

Penilaian kesamaan ubat terhadap sebatian antosianin dengan skor terbaik dilakukan dengan menggunakan Lipinski's Rule of Five yang merangkumi lipophilicity (dilaporkan sebagai pekali partisi air-oktanol, dan dikenali sebagai LogP), bilangan penderma dan penerima ikatan H, dan berat molekul.

Sebatian yang sesuai dengan Peraturan Lima, cenderung memiliki peluang yang lebih tinggi untuk mencapai pasar [41]. Hasilnya ditunjukkan dalam Jadual 2.

Kebolehaksesan sintetik dari empat sebatian yang menunjukkan skor dok terbaik dan kemampuan ubat kurang dari 10 (julat antara 4.99 dan 5.25), oleh itu mereka dapat disintesis dengan mudah seperti yang ditunjukkan dalam Jadual 3.

Sifat ADME yang diramalkan menggunakan ADME swiss, mencadangkan agar keempat-empat sebatian tersebut (pelargonidin 3-rhamnoside, pelargonidin-3-O-beta-D-glucoside, cyanidin-3-arabinoside, dan pelargonidin-3-glucoside) tidak menunjukkan ketoksikan hepatoselular kerana ia tidak menghalang mana-mana sitokrom manusia Alel P450 (CYP), selain itu, mereka tidak menunjukkan penyeberangan penghalang darah-otak yang menunjukkan ketoksikan rendah yang disebabkan semasa penggunaan seperti yang disahkan melalui Jadual 3.

Ramalan skor bioaktiviti dari alat molinspirasi, menunjukkan bahawa keempat-empat sebatian tersebut memiliki sangat rendah mengikat pertalian dengan sasaran utama sel kami.

Jadual 3. Sifat sifat ubat dan parameter ketoksikan antosianin dok terbaik.

Oleh itu, mereka menyebabkan ketoksikan sel yang sangat rendah, sebenarnya, sebatian tersebut tidak mengikat reseptor nuklear dan sasaran utama seperti GPCR (reseptor berpasangan protein-G), dan tidak bertindak sebagai penghambat protein kinase, protease, dan kritikal enzim dalam sel kita.

3.3. Simulasi sambungan molekul menggunakan MOE

Keupayaan ligan yang dilaporkan untuk mengikat pada protease utama SARS-CoV-2 (PDB: 6lu7) dan glikoprotein lonjakan SARS-CoV-2 (PDB: 6lzg) bergantung pada skor sambungan molekul [42].

Ligan yang dilaporkan menunjukkan interaksi π – π dan ikatan hidrogen, dengan protease 6lu7 dan glikoprotein lonjakan 6lzg seperti yang diringkaskan dalam Jadual 4, Jadual 5, masing-masing.

Interaksi elektrostatik ini menunjukkan bahawa ligan yang dilaporkan adalah perencat kuat untuk protease SARS-CoV-2 [43], kerana pembentukan geometri kompleks dengan tenaga pengikatan yang lebih tinggi [24].

Selanjutnya, pembentukan ikatan H dengan 6lu7 dan 6lzg mendedahkan kemampuan ligan untuk menyekat reseptor pengikat COVID-19 [30].

Dengan memeriksa hasil sambungan molekul, cyanidin-3-arabinoside menunjukkan pertalian pengikatan tertinggi dengan virus COVID-19 Mpro (PDB: 6lu7), dan glikoprotein lonjakan (PDB: 6lzg) dengan tenaga pengikat −7.52, dan −5.55 kcal / mol , masing-masing. Interaksi ligan dengan peta permukaannya sekiranya SARS-CoV-2 protease utama (PDB: 6lu7) dan SARS-CoV-2 spike glycoprotein (PDB: 6lzg) masing-masing disediakan dalam bahan tambahan (Gambar S1 dan S2).

Data skor dok untuk semua ligan dioptimumkan disediakan dalam data tambahan (Jadual S1 dan S2).

4. Kesimpulan

Sebatian antosianin dengan kepekatan tertinggi terdapat dalam buah beri.

Kajian ini menilai kemampuan lapan belas sebatian yang berasal dari anthocyaninin untuk penghambatan protease utama (6lu7) dan domain pengikat reseptor glikoprotein lonjakan SARS-CoV-2 melalui simulasi dokumentasi molekul.

Cyanidin-3-arabinoside menunjukkan kestabilan dan interaksi pengikatan yang signifikan, dengan sisa-sisa utama dalam laman pengikat protease utama coronavirus (6lu7). Walau bagaimanapun, menurut kajian dokumentasi molekul, ketiga sebatian tersebut, pelargonidin-3-glukosida, pelargonidin 3-rhamnoside, dan cyanidin-7-arabinoside dapat menghalang penyambungan SARS-CoV2 dengan reseptor sel inang ACE2.

Sebatian ini mempunyai kesamaan ubat yang tinggi seperti peraturan Lipinski mengenai lima dan memberikan parameter ketoksikan yang baik dan nilai ADME.

Menurut kajian kami, ligan cyanidin-3-arabinoside, yang menunjukkan perencatan kuat SARS-COV-2 dalam silico, terdapat dalam kepekatan tinggi pada chokeberry hitam, bilberry, lingonberry, gooseberries, rubus, blackcurrant, sementara pelargonidin-3- glukosida yang terdapat dalam raspberry dan strawberi. Akibatnya, mereka dapat mencegah jangkitan virus.

Hasil dokumentasi menunjukkan bahawa ligan yang dilaporkan menunjukkan daya tarikan yang tinggi dengan protease utama SARS-CoV-2 (PDB: 6lu7), dan glikoprotein lonjakan (PDB: 6lzg) dan dapat menghalang penyakit virus.

Bergantung pada skor dok dan tenaga pengikat, Cyanidin-3-arabinoside menunjukkan skor dok −7.5 dan .55.5 kcal / mol, jadi ini adalah perencat berpotensi untuk SARS-CoV-2.

Dengan mempertimbangkan hasil yang diperoleh, pengambilan buah beri secara berkala harus sangat penting untuk menghambat dan mengawal penyakit COVID-19 dengan menekan penyebaran dan patogenik SARS-CoV-2.

Pengisytiharan Kepentingan Persaingan

Penulis menyatakan bahawa mereka tidak mempunyai kepentingan persaingan kewangan atau hubungan peribadi yang mempengaruhi laporan ini.

Penghargaan

Karya ini disokong oleh Direktorat Jenderal Penyelidikan dan Pembangunan Teknologi, Kementerian Pengajian Tinggi dan Penyelidikan Ilmiah Algeria. Penulis mengucapkan terima kasih kepada Jabatan Mikrobiologi dan Bioteknologi di Universiti Gujarat, atas kemudahan komputasi.

—

Pautan Rujukan :

[1]C.-C. Lai, T.-P. Shih, W.-C. Ko, H.-J. Tang, P.-R. HsuehSevere acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) and corona virus disease-2019 (COVID-19): the epidemic and the challengesInt. J. Antimicrob. Agents, 105924 (2020)Google Scholar

[2]M. Pal, G. Berhanu, C. Desalegn, V. KandiSevere acute respiratory syndrome Coronavirus-2 (SARS-CoV-2): An updateCureus, 12 (2020)Google Scholar

[3]Z. Jin, X. Du, Y. Xu, Y. Deng, M. Liu, Y. Zhao, B. Zhang, X. Li, L. Zhang, C. PengStructure of Mpro from COVID-19 virus and discovery of its inhibitorsbioRxiv, Preprint (2020)Google Scholar

[4]J. Lan, J. Ge, J. Yu, S. Shan, H. Zhou, S. Fan, Q. Zhang, X. Shi, Q. Wang, L. ZhangStructure of the SARS-CoV-2 spike receptor-binding domain bound to the ACE2 receptorNature, 581 (2020), pp. 215-220CrossRefView Record in ScopusGoogle Scholar

[5]A. Haslberger, U. Jacob, B. Hippe, H. KarlicMechanisms of selected functional foods against viral infections with a view on COVID-19: Mini reviewFunct. Foods Health Dis., 10 (2020), pp. 195-209CrossRefGoogle Scholar

[6]A.I. Owis, M.S. El-Hawary, D. El Amir, O.M. Aly, U.R. Abdelmohsen, M.S. KamelMolecular docking reveals the potential of Salvadora persica flavonoids to inhibit COVID-19 virus main proteaseRSC Adv., 10 (2020), pp. 19570-19575CrossRefView Record in ScopusGoogle Scholar

[7]F. Mohammad, A. Moshin, A. Zaw, A. Tanveer, A. Waseem, Identification of Dietary Molecules as Therapeutic Agents to Combat SARS-COV-2 using Molecular Docking Studies, Preprint (Version 1) available at research Square, https://doi. org/10.21203/rs, 3 (2020).Google Scholar

[8]D. Peña-Sanhueza, C. Inostroza-Blancheteau, A. Ribera-Fonseca, M. Reyes-Díaz, Anthocyanins in berries and their potential use in human health, Superfood and Functional Food-The Development of Superfoods and Their Roles as Medicine, (2017).Google Scholar

[9]W. Routray, V. OrsatBlueberries and their anthocyanins: factors affecting biosynthesis and propertiesCompr. Rev. Food Sci. Food Saf., 10 (2011), pp. 303-320CrossRefView Record in ScopusGoogle Scholar

[10]M.L. Castro-Acosta, G.N. Lenihan-Geels, C.P. Corpe, W.L. HallBerries and anthocyanins: promising functional food ingredients with postprandial glycaemia-lowering effectsProc. Nutr. Soc., 75 (2016), pp. 342-355View Record in ScopusGoogle Scholar

[11]P.M. Pour, S. Fakhri, S. Asgary, M.H. Farzaei, J. EcheverriaThe signaling pathways, and therapeutic targets of antiviral agents: focusing on the antiviral approaches and clinical perspectives of anthocyanins in the management of viral diseasesFront. Pharmacol., 10 (2019)Google Scholar

[12]P.H. Torres, A.C. Sodero, P. Jofily, F.P. Silva-JrKey topics in molecular docking for drug designInt. J. Mol. Sci., 20 (2019), p. 4574CrossRefView Record in ScopusGoogle Scholar

[13]S. Das, S. Sarmah, S. Lyndem, A. Singha RoyAn investigation into the identification of potential inhibitors of SARS-CoV-2 main protease using molecular docking studyJ. Biomol. Struct. Dyn. (2020), pp. 1-18CrossRefView Record in ScopusGoogle Scholar

[14]A.A. ElfikyRibavirin, Remdesivir, Sofosbuvir, Galidesivir, and Tenofovir against SARS-CoV-2 RNA dependent RNA polymerase (RdRp): A molecular docking studyLife Sci., 117592 (2020)Google Scholar

[15]P.T. Mpiana, D.S. Tshibangu, J.T. Kilembe, B.Z. Gbolo, D.T. Mwanangombo, C.L. Inkoto, E.M. Lengbiye, C.M. Mbadiko, A. Matondo, G.N. BongoIdentification of potential inhibitors of SARS-CoV-2 main protease from Aloe vera compounds: a molecular docking studyChem. Phys. Lett., 754 (2020), Article 137751ArticleDownload PDFView Record in ScopusGoogle Scholar

[16]R.R. Narkhede, R.S. Cheke, J.P. Ambhore, S.D. ShindeThe molecular docking study of potential drug candidates showing anti-COVID-19 activity by exploring of therapeutic targets of SARS-CoV-2J Med Oncol, 4 (2020), pp. 185-195View Record in ScopusGoogle Scholar

[17]P.F. Souza, F.E. Lopes, J.L. Amaral, C.D. Freitas, J.T. OliveiraA molecular docking study revealed that synthetic peptides induced conformational changes in the structure of SARS-CoV-2 spike glycoprotein, disrupting the interaction with human ACE2 receptorInt. J. Biol. Macromol., 164 (2020), pp. 66-76ArticleDownload PDFView Record in ScopusGoogle Scholar

[18]S. Mazzini, L. Musso, S. Dallavalle, R. ArtaliPutative SARS-CoV-2 Mpro inhibitors from an in-house library of natural and nature-inspired products: A virtual screening and molecular docking studyMolecules, 25 (2020), p. 3745CrossRefView Record in ScopusGoogle Scholar

[19]M.A. Khan, S. Mahmud, A.R.U. Alam, M.E. Rahman, F. Ahmed, M. RahmatullahComparative molecular investigation of the potential inhibitors against SARS-CoV-2 main protease: a molecular docking studyJ. Biomol. Struct. Dyn., 1–7 (2020)Google Scholar

[20]M. Alfaro, I. Alfaro, C. AngelIdentification of potential inhibitors of SARS-CoV-2 papain-like protease from tropane alkaloids from Schizanthus porrigens: A molecular docking studyChem. Phys. Lett., 761 (2020), Article 138068ArticleDownload PDFView Record in ScopusGoogle Scholar

[21]S. Mhatre, S. Naik, V. PatravaleA molecular docking study of EGCG and theaflavin digallate with the druggable targets of SARS-CoV-2Comput. Biol. Med., 129 (2020), Article 104137Google Scholar

[22]B. RobsonComputers and viral diseases. Preliminary bioinformatics studies on the design of a synthetic vaccine and a preventative peptidomimetic antagonist against the SARS-CoV-2 (2019-nCoV, COVID-19) coronavirusComput. Biol. Med. (2020), Article 103670ArticleDownload PDFView Record in ScopusGoogle Scholar

[23]K.N. Chitrala, X. Yang, B. Busbee, N.P. Singh, L. Bonati, Y. Xing, P. Nagarkatti, M. NagarkattiComputational prediction and in vitro validation of VEGFR1 as a novel protein target for 2, 3, 7, 8-tetrachlorodibenzo-p-dioxinSci. Rep., 9 (2019), pp. 1-12Google Scholar

[24]A. El-HoshoudyInvestigating the potential antiviral activity drugs against SARS-CoV-2 by molecular docking simulationJ. Mol. Liq., 318 (2020), Article 113968ArticleDownload PDFView Record in ScopusGoogle Scholar

[25]O. Messaoudi, E. Sudarman, M. Bendahou, R. Jansen, M. Stadler, J. WinkKenalactams A-E, Polyene Macrolactams Isolated from Nocardiopsis CG3J. Nat. Prod., 82 (2019), pp. 1081-1088CrossRefView Record in ScopusGoogle Scholar

[26]C. Beaumont, G.C. Young, T. Cavalier, M.A. YoungHuman absorption, distribution, metabolism and excretion properties of drug molecules: a plethora of approachesBr. J. Clin. Pharmacol., 78 (2014), pp. 1185-1200CrossRefView Record in ScopusGoogle Scholar

[27]A. Daina, O. Michielin, V. ZoeteSwissADME: a free web tool to evaluate pharmacokinetics, drug-likeness and medicinal chemistry friendliness of small moleculesSci. Rep., 7 (2017), p. 42717View Record in ScopusGoogle Scholar

[28]C.A. Lipinski, F. Lombardo, B.W. Dominy, P.J. FeeneyExperimental and computational approaches to estimate solubility and permeability in drug discovery and development settingsAdv. Drug Del. Rev., 23 (1997), pp. 3-25ArticleDownload PDFView Record in ScopusGoogle Scholar

[29]D. Veber, S. Johnson, H. Cheng, B. Smith, K. Ward, K. KoppleDifferential Uptake and Selective Permeability of Fusarochromanone (FC101), a Novel Membrane Permeable Anticancer Naturally Fluorescent Compound in Tumor and Normal CellsJ. Med. Chem., 45 (2002), pp. 2615-2623CrossRefView Record in ScopusGoogle Scholar

[30]Z. Jin, X. Du, Y. Xu, Y. Deng, M. Liu, Y. Zhao, B. Zhang, X. Li, L. Zhang, C. PengStructure of Mpro from COVID-19 virus and discovery of its inhibitorsbioRxiv (2020)Google Scholar

[31]A. Hasan, B.A. Paray, A. Hussain, F.A. Qadir, F. Attar, F.M. Aziz, M. Sharifi, H. Derakhshankhah, B. Rasti, M. MehrabiA review on the cleavage priming of the spike protein on coronavirus by angiotensin-converting enzyme-2 and furinJ. Biomol. Struct. Dyn., 1–9 (2020)Google Scholar

[32]V.K. Maurya, S. Kumar, A.K. Prasad, M.L. Bhatt, S.K. SaxenaStructure-based drug designing for potential antiviral activity of selected natural products from Ayurveda against SARS-CoV-2 spike glycoprotein and its cellular receptorVirusDisease (2020), pp. 1-15CrossRefGoogle Scholar

[33]Z. Qiao, H. Zhang, H.-F. Ji, Q. ChenComputational View toward the Inhibition of SARS-CoV-2 Spike Glycoprotein and the 3CL ProteaseComputation, 8 (2020), p. 53CrossRefView Record in ScopusGoogle Scholar

[34]K. Senathilake, S. Samarakoon, K. Tennekoon, Virtual screening of inhibitors against spike glycoprotein of 2019 novel corona virus: A drug repurposing approach, (2020).Google Scholar

[35]V. Kumar, J.K. Dhanjal, S.C. Kaul, R. Wadhwa, D. SundarWithanone and caffeic acid phenethyl ester are predicted to interact with main protease (Mpro) of SARS-CoV-2 and inhibit its activityJ. Biomol. Struct. Dyn., 1–17 (2020)Google Scholar

[36]R.C. Wade, P.J. GoodfordThe role of hydrogen-bonds in drug bindingProg. Clin. Biol. Res., 289 (1989), pp. 433-444View Record in ScopusGoogle Scholar

[37]A.B. Gurung, M.A. Ali, J. Lee, M.A. Farah, K.M. Al-AnaziUnravelling lead antiviral phytochemicals for the inhibition of SARS-CoV-2 Mpro enzyme through in silico approachLife Sci., 117831 (2020)Google Scholar

[38]S. Salman, F.H. Shah, J. Idrees, F. Idrees, S. Velagala, J. Ali, A.A. KhanVirtual screening of immunomodulatory medicinal compounds as promising anti-SARS-COV-2 inhibitorsFuture Virol. (2020)Google Scholar

[39]T. ul Qamar, M., Alqahtani, SM, Alamri, MA & Chen, L, L. Structural Basis of SARS-CoV-2 3CLpro and Anti-COVID-19 Drug Discovery from Medicinal Plants. Preprints, 2020020193 (2020).Google Scholar

[40]M. Dolhnikoff, A.N. Duarte-Neto, R.A. de Almeida Monteiro, L.F. Ferraz da Silva, E. Pierre de Oliveira, P.H. Nascimento Saldiva, T. Mauad, E. Marcia NegriPathological evidence of pulmonary thrombotic phenomena in severe COVID-19J. Thromb. Haemost. (2020)Google Scholar

[41]M.P. Pollastri, Overview on the Rule of Five, Curr. Protoc. Pharmacol., 49 (2010) 9.12. 11-19.12. 18.Google Scholar

[42]H.X. Guo, F. Wang, K.Q. Yu, J. Chen, D.L. Bai, K.X. Chen, X. Shen, H.L. JiangNovel cyclophilin D inhibitors derived from quinoxaline exhibit highly inhibitory activity against rat mitochondrial swelling and Ca2+ uptake/releaseActa Pharmacol. Sin., 26 (2005), pp. 1201-1211CrossRefView Record in ScopusGoogle Scholar

[43]C. Wu, Y. Liu, Y. Yang, P. Zhang, W. Zhong, Y. Wang, Q. Wang, Y. Xu, M. Li, X. LiAnalysis of therapeutic targets for SARS-CoV-2 and discovery of potential drugs by computational methodsActa Pharmaceutica Sinica B (2020)Google Scholar

Peer review under responsibility of Egyptian Petroleum Research Institute.

Antosianin Beri Sebagai Perencat SARS-CoV–2 Yang Berpotensi Menyasarkan Lampiran dan Replikasi Virus; Simulasi Dok Molekul