新型冠状病毒3CL水解酶的结构特征及其抗原表位分析

新型冠状病毒(severe acute respiratory syndrome coronavirus 2,SARS-CoV-2)含有的3CLpro(3C-like protease)是由306个氨基酸构成的亲水性蛋白酶。3CLpro序列在冠状病毒中高度保守,对SARS-CoV-2的正常功能至关重要。为了深入了解3CL水解酶的结构特征及其抗原表位,本研究利用多种生物信息学软件分析了该酶的理化性质、亲/疏水性、跨膜区、糖基化位点、磷酸化位点、SUMO化位点、二级结构和结构域、配体结合位点及B/T细胞的优势抗原表位,结果发现3CLpro不存在跨膜区,并推测含有糖基化位点2个、磷酸化位点27个、SUMO化位点3个;3CLpro的二级结构以α-螺旋和β-折叠为主,结构域包含一个endopeptidase/C30保守序列;3CLpro存在5个可能的配体结合位点和多个潜在的B/T细胞表位。此外,DrugBank数据库还预测到8个潜在的小分子药物。综上所述,本研究为新型冠状病毒肺炎(coronavirus disease 2019,COVID-19)的药物和疫苗研制提供了理论基础。

小儿双金清热口服液对新型冠状病毒不同靶点的抑制作用

目的探究小儿双金清热口服液及组方中的16种单味药对新型冠状病毒(SARS-CoV-2)入侵及复制靶点的抑制活性。方法利用SARS-CoV-2 S蛋白、PL蛋白酶、3CL蛋白酶体外筛选模型对小儿双金清热口服液及组方中的16种单味药进行抗新冠病毒活性探究,并分析活性组分的量效关系。结果小儿双金清热口服液对3CL蛋白酶、PL蛋白酶具有较好的抑制活性,IC_(50)值分别为8.42、27.97 mg/mL,但对S靶点无抑制活性。组方中板蓝根、桔梗表现出较好的S靶点抑制效果,SI分别为11.25、18.97;另有部分单味药对3CL蛋白酶和PL蛋白酶具有一定的抑制活性。结论小儿双金清热口服液及组方中的多种单味药对SARS-CoV-2的多个靶点具有不同程度的抑制活性。

中药活性成分中新型冠状病毒3CL蛋白酶抑制剂的消息传递机制神经网络虚拟筛选

目的在新型冠状病毒感染尚无特效药的情况下,根据潜在的治疗靶点,从中药活性成分中筛选出先导化合物为药物研发、中药组方等提供理论线索。方法构建消息传递机制神经网络(message passing neural networks,MPNN)模型,以化合物描述符SMILES码为输入,以化合物对新型冠状病毒3CL蛋白酶抑制活性为输出,利用开源数据对模型进行训练和优化。结果用优化后的模型从186味清热解毒中药所含的3863个活性成分中筛选出101个潜在的抑制剂。其中龙胆素、桑辛素C、5-羟基-4-氧代戊酸甲酯等化合物预测活性较高,黄芩、苍耳子、昆布、芫荽、紫苏等中药含有的潜在抑制剂数量较多。结论使用MPNN模型虚拟筛选出的抑制剂中约1/5已被其他的研究报道验证有效,证明了MPNN模型虚拟筛选结果的可靠性。此外,优化的神经网络模型微调后可用于分子其他属性的预测,在药物虚拟筛选领域有着广泛的应用前景。

基于网络药理学及分子对接探讨香连片对新型冠状病毒肺炎(COVID-19)的机制研究

目的:基于网络药理学及分子对接技术探讨香连片对新型冠状病毒肺炎(Corona Virus Disease 2019, COVID-19)的作用机制。方法:通过中药系统药理学数据库与分析平台(Traditional Chinese Medicine Systems Pharmacology Database and Analysis Platform, TCMSP)、PubChem数据库、生物信息学分析工具(a bioinformatics analysis tool for molecular mechanism of traditional Chinese medicine, BATMAN-TCM)及SwissTarget Prediction平台查询香连片活性成分及其对应的靶点基因;根据大于2倍中位数的节点度值(degree)为条件,筛选香连片关键活性成分,并运用Cytoscape 3.6.1软件绘制关键活性成分-对应靶点网络;通过GeneCards及PHARMGKB疾病数据库,以"coronavirus pneumonia"、"COVID-19"及"SARS-CoV-2"为关键词进行检索疾病靶点基因。运用Cytoscape 3.6.1软件进行交集,得到共同靶点并构建成分-靶点-疾病网络图;通过STRING网站对共同靶点构建蛋白相互作用(Protein Protein interaction, PPI)网络,通过DAVID数据库对共同靶点进行基因本位(gene ontology, GO)和京都基因与基因组百科全书(Kyoto encyclopedia of genes and genomes, KEGG)分析;利用CB-Dock网站对筛选出的活性成分及抗病毒化药和SARS-CoV-2 3CL水解酶及血管紧张素转化酶Ⅱ (angiotensin converting enzyme Ⅱ, ACE2)进行分子对接。结果:香连片共得到41个活性成分,其中16个关键活性成分,并与疾病靶点相交得到24个共同靶点;GO功能富集得到分子功能(molecular function, MF)、细胞组分(cellular component, CC)及其所参与的生物过程(biological process, BP)分别为125条、16条及24条;KEGG富集得到94条通路,其通路多与免疫反应和炎症反应有关,主要有PI3K-Akt、Ras、HIF-1、MAPK、NF-kB以及TNF等信号通路;分子对接得出黄柏酮、氧化小檗碱、吴茱萸碱、吴茱萸次碱及豆甾醇等多种成分与SARS-CoV-2 3CL水解酶及ACE2的对接亲和力均强于2种临床化学药物(阿比多尔及利巴韦林)。结论:香连片多是通过作用于MAPK家族、IL1B、NFKB1、CASP3、CCL5、TNF等靶点因子来调节PI3K-Akt、MAPK、NF-kB及TNF等炎症免疫通路,以多成分、多靶点、多途径参与COVID-19的多种生理过程,从而对COVID-19有一定治疗作用;在中药成分上,黄柏酮、氧化小檗碱、吴茱萸碱、吴茱萸次碱、豆甾醇、吴茱萸酰胺类成分等可以很好作用于COVID-19治疗中涉及到的2种关键酶(SARS-CoV-2 3CL水解酶及ACE2),故这几种中药单体成分有作为治疗COVID-19的新药潜能。