Meniu
Asmeninė anketa Prisijungimas ir registracija
Atgal Pagrindinis » Autorių straipsniai » Medical Health » 2020 » Lapkričio » 8

Study reveals strategy to create COVID-19 drugs to inhibit virus's entry and replication

Study reveals strategy to create COVID-19 drugs to inhibit virus's

SARS-CoV-2, the respiratory virus that causes COVID-19, attacks the body in multiple steps. Gaining entry into cells deep within the lungs and hijacking the human host cell's machinery to churn out copies of itself are two of the earliest steps—both essential for viral infection.

A new study offers insight into designing antiviral drugs against COVID-19 by showing that some existing compounds can inhibit both the main protease (Mpro), a key viral protein required for SARS-CoV-2 replication inside human cells, and the lysosomal protease cathepsin L, a human protein important for viral entry into host cells. The study, led by researchers at the University of South Florida Health (USF Health) Morsani College of Medicine and the University of Arizona College of Pharmacy, was published today in Science Advances.

"If we can develop compounds to shut down or significantly reduce both processes—viral entry and viral replication—such dual inhibition may enhance the potency of these compounds in treating the coronavirus infection," said study co-principal investigator Yu Chen, Ph.D., a USF Health associate professor of molecular medicine with expertise in structure-based drug design. "Metaphorically, it's like killing two birds with one stone."

The USF Health-University of Arizona (UA) collaborators built upon their previous work, which identified and analyzed several promising, existing antiviral drugs as candidates to treat COVID-19. All the candidates chosen to pursue target Mpro to block the replication of SARS-CoV-2 within human cells grown in the laboratory.

Two of the compounds, calpain inhibitors II and XII, did not show as much activity against Mpro as another drug candidate called GC-376 in biochemical tests. However, the calpain inhibitors, especially XII, actually worked better than GC-376 at killing SARS-CoV-2 in cell cultures, said lead author Michael Sacco, a doctoral student in Dr. Chen's laboratory.

"We figured if these calpain inhibitors were less effective at inhibiting the virus's main protease, they must be doing something else to explain their antiviral activity," Sacco said. They learned from research done by other groups, including collaborator and study co-principal investigator Jun Wang, Ph.D., of UA, that calpain inhibitors can block other proteases, including cathepsin L, a critical human host protease involved in mediating SARS-CoV-2 entry into cells.

In this latest study, the USF Health researchers used advanced techniques, particularly X-ray crystallography, to visualize how calpain inhibitors II and XII interacted with viral protein Mpro. They observed that the calpain II inhibitor fit as expected into the targeted binding sites on the surface of the SARS-CoV-2 main protease. Unexpectedly, they also discovered that the calpain XII inhibitor adopted a unique configuration—referred to as "an inverted binding pose"—to tightly fit into Mpro active binding sites. (A snug fit optimizes the inhibitor's interaction with the targeted viral protein, decreasing the enzyme activity that helps SARS-CoV-2 proliferate.)

"Our findings provide useful structural information on how we can design better inhibitors to target this key viral protein in the future," Dr. Chen said.

Besides the increased potency (desired drug effect at a lower dose) of targeting both viral protease Mpro and human protease cathepsin L, another benefit of dual inhibitors is their potential to suppress drug resistance, Dr. Chen said.

SARS-CoV-2 can mutate, or change its targeted genetic sequence. These viral mutations trick the human cell into allowing the virus to attach to the cell's surface membrane and insert its genetic material, and can alter the shape of viral proteins and how they interact with other molecules (including inhibitors) inside the cell.

When the virus mutates so it can continue reproducing, it can become resistant to a particular inhibitor, reducing that compound's effectiveness. In other words, if the genetic sequence of the viral target (lock) changes, the key (inhibitor) no longer fits that specific lock. But let's say the same key can open two locks to help prevent COVID-19 infection; in this case the two locks are Mpro, the viral target protein, and cathepsin L, the human target protein.

"It's harder for the virus to change both locks (two drug targets) at the same time," Dr. Chen said. "So a dual inhibitor makes it more difficult for antiviral drug resistance to develop, because even if the viral protein changes, this type of compound remains effective against the human host protein that has not changed."

The USF Health-University of Arizona research team continues to fine-tune existing antiviral drug candidates to iMprove their stability and performance, and hopes to apply what they've learned to help design new COVID-19 drugs. Their next steps will include solving how calpain inhibitors interact chemically and structurally with cathepsin L.

  • by University of South Florida
  • X-ray crystal structure of the SARS-CoV-2 main protease interacting with calpain inhibitor XII (blue). The antiviral compound was shown to adopt an atypical configuration, called an inverted binding pose, to fit tightly into the targeted viral protein binding site. Credit: Michael Sacco of USF Health, using X-ray crystallography.
Pasaulio naujienas kitaip... skaitykite Paranormal Telegram, FB ir X(twitter) kanale

...kadangi jau perskaitėte šį straipsnį iki pabaigos, prašome Jus prisidėti prie šio darbo. Skaitykite „Paranormal.lt“ ir toliau, skirdami kad ir nedidelę paramos sumą. Paremti galite Paypal arba SMS. Kaip tai padaryti? Iš anksto dėkojame už paramą! Nepamirškite pasidalinti patikusiais tekstais su savo draugais ir pažįstamais.

Turite savo nuomone, tapk autoriumi, prisijunk ir rašykite bloge. Dalinkitės receptais, sveikatos patarimais, nutikimais, susidūrėte su nekasdieniškais reiškiniais. Galite išversti iš užsienio kalbos, talpinkite su nuoroda. Laukiame Jūsų straipsnių, naujienų, apžvalgų ar istorijų!

Niekas neišdrįso palikti komentaro.
Būkite pirmi, kurie pasidalins savo nuomonėmis su kitais.
avatar

Nemokami skelbimai

TAIP PAT SKAITYKITE:
02.11.2024 laikas 21:09 Receptai Skanūs dietiniai duonos receptai: sveikai ir skaniai
Daugelis žmonių mano, kad duona gali būti kliūtis siekiant sveikos gyvensenos ir figūros, tačiau tai neturi būti tiesa! Šiandien pristatome tris skanius dietinės duonos receptus, kuriuos galite lengvai pagaminti namuose. Su šiais ...

Skaityti daugiau

01.11.2024 laikas 15:51 Receptai Traškūs Cukinijų Blyneliai: Sveikas Ir Skanus Pusryčių Pasirinkimas

Cukinijų blynai – tai ne tik skanus patiekalas, bet ir puikus būdas išsaugoti šviežių daržovių naudingas medžiagas. Šiame recepte cukinijos pjaustomos mažais gabaliukais, kad jų skonis ir tekstūra būtų akcentuoti. Pamiršk...

Skaityti daugiau

31.10.2024 laikas 20:42 Receptai Sultingi marinuoti šašlykai: Patikimas receptas su svogūnais
Marinuoti šašlykai yra klasikinis patiekalas, kuris puikiai tinka tiek šventėms, tiek kasdienei vakarienei. Tačiau, kad šašlykai būtų sultingi ir aromatingi, svarbu žinoti, kaip juos tinkamai paruošti. Šiame straipsnyje pasidalins...

Skaityti daugiau

04.11.2024 laikas 09:16 Kodėl nevertiname artimųjų, kai jie yra šalia?
Šiandieniniame pasaulyje, kai technologijos leidžia bendrauti akimirksniu, vis daugiau žmonių jaučiasi vieniši net būdami šalia mylimų žmonių. Kodėl mes nepasinaudojame proga vertinti ir būti kartu? Ar tai patogumo, užimtumo ar nepasitikėjimo rezulta...

Skaityti daugiau

03.11.2024 laikas 19:47 FTB konfiskuoja Diddy ‘šantažo juostas’ su Kamala Harris ir J.Lo

Šiandienos pramogų ir politikos susikirtimas atskleidžia tamsias paslaptis, kurios gali pakeisti ne tik elitą, bet ir visą politinį kraštovaizdį. Neseniai Diddy skandalai palietė ne tik jo asmeninį gyvenimą, bet ir įžymybių, tokių kaip Jennifer Lo...

Skaityti daugiau

03.11.2024 laikas 16:11 Kodėl kelnės buvo uždraustos senovės Romoje ir kaip jos tapo privalomu garderobo elementu?
Romos imperija, turinti didelę įtaką pasaulio kultūrai, išsiskiria ir savo drabužių tradicijomis. Kelnės, kurios anksčiau buvo laikomos barbarų simboliu, pamažu tapo neatsiejama vyriško garderobo dalimi. Šiame straipsnyje nagrinėsime, kaip ir kodėl š...

Skaityti daugiau

03.11.2024 laikas 13:35 Senovės garsai: ar Egipto piramidės galėjo paveikti sąmonę?

Egipto piramidės, šimtmečius stebinančios savo didybe ir tikslumu, slepia daugiau nei tik faraonų kapavietes. Naujausi moksliniai tyrimai atskleidžia intriguojančią galimybę, kad šie didingi statiniai buvo sukurti ne tik architektūros šedevrams, b...

Skaityti daugiau

03.11.2024 laikas 10:26 Trumpų šeimos imperija: nuo Frederiko iki Donaldo Trumpų

Trumpų šeima – tai garsi ir įtakinga dinastija, kurios šaknys siekia XIX a. pab. ir kurios istorija kupina neįtikėtinos verslo sėkmės, rizikų ir drąsių sprendimų. Frederiko Trumpo, Donaldo Trumpo senelio, gyvenimo kelias rodo ne tik verslumo...

Skaityti daugiau