Identification of potential inhibitors of coronavirus SARS-CoV-2 using the methods of virtual screening and molecular modeling (original) (raw)
Related papers
Proceedings of the International Conference "Mathematical Biology and Bioinformatics", 2020
С целью поиска низкомолекулярных соединений, способных имитировать структурнофункциональные свойства высокоаффинного лиганда X77 основной протеазы коронавируса SARS-CoV-2-этиологического агента COVID-19-осуществлен виртуальный скрининг 9 молекулярных библиотек веб-сервера Pharmit, содержащих более 213,5 миллионов химических структур. С помощью методов молекулярного моделирования проведена оценка нейтрализующей активности идентифицированных молекул, в результате которой обнаружены пять соединений-лидеров, перспективных для синтеза и тестирования на противовирусную активность. Показано, что эти соединения могут быть использованы в качестве базовых структур для разработки эффективных лекарственных препаратов для терапии коронавирусной инфекции нового типа.
Doklady of the National Academy of Sciences of Belarus
Six potential peptidomimetics of the cross-reactive neutralizing anti-HIV-1 antibody N6 that are able to mimic the pharmacophoric features of this immunoglobulin by specific and effective interactions with the CD4-binding site of the viral gp120 protein were identified by virtual screening and molecular modeling. The key role in the interaction of these compounds with gp120 is shown to play multiple van der Waals contacts with conserved residues of the gp120 Phe43 cavity critical for the HIV binding to cellular receptor CD4, as well as hydrogen bonds with Asp-368gp120 that increase the chemical affinity without activating unwanted allosteric effect. According to the data of molecular dynamics, the complexes of the identified ligands with gp120 are energetically stable and show the lower values of binding free energy compared with the HIV-1 inhibitors NBD-11021 and DMJ-II-121 used in the calculations as a positive control. The identified compounds may be involved in the design of novel...
Доклады Национальной академии наук Беларуси, 2021
Аннотация. С помощью комплексного подхода, включающего методологию клик-химии, молекулярный докинг, квантовую механику и молекулярную динамику, осуществлен компьютерный дизайн потенциальных ингибиторов ВИЧ-1, способных блокировать мембрано-проксимальную внешнюю область (MPER, Membrane-Proximal External Region) белка gp41, играющую важную роль в процессе слияния мембран вируса и клетки хозяина. Методами молекулярного моделирования выполнена оценка эффективности связывания сконструированных соединений с пептидом MPER ВИЧ-1, в результате которой идентифицированы девять химических соединений, характеризующихся высокой аффинностью связывания с этим функционально важным участком оболочки вируса. Полученные данные свидетельствуют о перспективности использования этих соединений в работах по созданию новых противовирусных препаратов-ингибиторов слияния ВИЧ, блокирующих ранние стадии развития ВИЧ инфекции. Ключевые слова: ВИЧ-1, белок gp41, мембрано-проксимальная внешняя область, ингибиторы слияния ВИЧ, клик-химия, молекулярное моделирование, противовирусные препараты Для цитирования. Клик-химия и методы молекулярного моделирования в компьютерном дизайне и идентификации потенциальных ингибиторов ВИЧ-1 / А. М. Андрианов [и др.] // Докл.
Proceedings of the International Conference "Mathematical Biology and Bioinformatics", 2020
Несмотря на значительный прогресс, достигнутый в разработке новых эффективных ингибиторов проникновения ВИЧ-1, в настоящее время нет лицензированных противовирусных препаратов, основанных на ингибировании критических взаимодействий белка gp120 оболочки ВИЧ-1 с клеточным рецептором CD4. В связи с этим исследования по разработке терапевтических средств, ингибирующих связывание белка gp120 с молекулой CD4, остаются чрезвычайно актуальными. В настоящей работе с помощью технологий глубокого обучения разработана генеративная состязательная нейронная сеть для рационального дизайна низкомолекулярные соединений, способных блокировать CD4-связывающий сайт белка gp120 ВИЧ-1. Проведено тестирование нейронной сети на широком наборе молекул из базы данных ZINC15. Показано, что совместное использование нейронной сети с виртуальным скринингом молекулярных библиотек и методами молекулярного моделирования формирует продуктивную платформу для идентификации базовых структур, перспективных для создания новых противовирусных препаратов, ингибирующих ранние стадии развития ВИЧ-инфекции.
Acta Naturae
Monitoring of the level of the virus-neutralizing activity of serum immunoglobulins ensures that one can reliably assess the effectiveness of any protection against the SARS-CoV-2 infection. For SARS-CoV-2, the RBD-ACE2 neutralizing activity of sera is almost equivalent to the virus-neutralizing activity of their antibodies and can be used to assess the level of SARS-CoV-2 neutralizing antibodies. We are proposing an ELISA platform for performing a quantitative analysis of SARS-CoV-2 RBD-neutralizing antibodies, as an alternative to the monitoring of the virus-neutralizing activity using pseudovirus or live virus assays. The advantage of the developed platform is that it can be adapted to newly emerging virus variants in a very short time (12 weeks) and, thereby, provide quantitative data on the activity of SARS-CoV-2 RBD-neutralizing antibodies. The developed platform can be used to (1) study herd immunity to SARS-CoV-2, (2) monitor the effectiveness of the vaccination drive (revac...
Polymerase chain reaction test for detection of SARS-CoV-2 virus and variants
Archives of Public Health
The first human cases of coronavirus disease (COVID-19), a disease caused by the new coronavirus, was reported on December 31, 2019 in China for the first time. Тhe virus was named temporarily as 2019 new coronavirus (2019 novel coronavirus-2019 -nCoV), or finally as SARS-CoV-2. The aim of this paper is to give an overview of the laboratory detection of SARS-CoV-2 virus with reverse transcriptase - polymerase chain reaction (RT-PCR) in real time, as well as detection of viral mutations in the Laboratory for virology at the Institute of Public Health. The samples used in the study were taken from all geographical regions in North Macedonia, including the 10 regional Centers for Public Health throughout the country, from hospital patients, from COVID19 hospitals across the country and from the COVID19 checkpoint at the Institute of Public Health. All samples were tested using RT-PCR in real time. Additional assays were applied for identification of the circulating variants. The conti...
Doklady of the National Academy of Sciences of Belarus, 2019
Аннотация. С помощью комплексного подхода, включающего методы виртуального скрининга, высокопроизводительного докинга и молекулярной динамики, обнаружены три химических соединенияфункциональных миметика нейтрализующего анти-ВИЧ антитела N6. Методами молекулярного докинга предсказано, что идентифицированные соединения способны блокировать три ключевых области белка gp120 ВИЧ-1 путем образования широкой сети межмолекулярных контактов с остатками гликопротеина, критическими для связывания вируса с первичным рецептором CD4. Показано, что комплексы этих соединений с белком gp120 характеризуются низкими значениями констант диссоциации и свободной энергии Гиббса, что подтверждает высокую эффективность межмолекулярных взаимодействий, стабилизирующих эти надмолекулярные структуры. На основании полученных результатов сделан вывод о том, что идентифицированные соединения формируют перспективные базовые структуры для разработки новых эффективных лекарственных препаратов против ВИЧ-1 широкого спектра действия, имитирующих структурно-функциональные свойства кросс-реактивного нейтрализующего антитела N6. Ключевые слова: ВИЧ-1, белок gp120, нейтрализующее антитело N6, ингибиторы проникновения ВИЧ-1, виртуальный скрининг, молекулярный докинг, молекулярная динамика, лекарственные препараты против ВИЧ Для цитирования: Идентификация функциональных миметиков нейтрализующего анти-ВИЧ антитела N6 методами виртуального скрининга и молекулярного моделирования / А. М. Андрианов [и др.] // Докл. Нац. акад. наук
2020
В обзоре литературы представлен накопленный научный опыт многих исследователей, занимавшихся поиском метаболитов растительного происхождения, обладающих потенциальным действием против SARS-CoV-2. В отличие от синтетических лекарственных веществ, растительные противовирусные препараты не требуют трудоемкого фармацевтического синтеза и являются более доступными и относительно безопасными. В данной работе проведен поиск перспективных природных соединений как возможных средств профилактики и лечения новой коронавирусной инфекции, вызванной вирусом SARS-CoV-2.
Acta Naturae, 2021
The pandemic caused by the novel betacoronavirus SARS-CoV-2 has already claimed more than 3.5 million lives. Despite the development and use of anti-COVID-19 vaccines, the disease remains a major public health challenge throughout the world. Large-scale screening of the drugs already approved for the treatment of other viral, bacterial, and parasitic infections, as well as autoimmune, oncological, and other diseases is currently underway as part of their repurposing for development of effective therapeutic agents against SARS-CoV-2. In this work, we present the results of a phenotypic screening of libraries of modified heterocyclic bases and 5-norcarbocyclic nucleoside analogs previously synthesized by us. We identified two leading compounds with apparent potential to inhibit SARS-CoV-2 replication and EC50 values in a range of 2070 M. The structures of these compounds can be further optimized to develop an antiviral drug.
Mathematical Biology and Bioinformatics, 2021
An integrated approach including the click chemistry methodology, molecular docking, quantum mechanics, and molecular dynamics was used to computer-aided design of potential HIV-1 inhibitors able to block the membrane-proximal external region (MPER) of HIV-1 gp41, which plays an important role in the fusion of the viral and host cell membranes. Evaluation of the binding efficiency of the designed compounds to the HIV-1 MPER peptide was performed using the methods of molecular modeling, resulting in nine chemical compounds exhibiting high-affinity binding to this functionally important site of the trimeric “spike” of the viral envelope. The data obtained indicate that the identified compounds are promising for the development of novel antiviral drugs, HIV fusion inhibitors blocking the early stages of HIV infection.