продуктами конденсации флаван-3-олов в чайных листьях, теафлавон-3-галлат, теафлавон-3´- галлат, теафлавон-3-3´-дигаллат в условиях молекулярного докинга проявляют высокую энергию связи с SARS-CoV-2 3CLpro в диапазоне от – 9,8 до – 10,57 ккал/моль. Как показано индийскими исследователями, в субстрат-связывающем сайте протеазы в щели между доменами I и II теафлавины образуют от 4 до 6 водородных связей с аминокислотными остатками фермента, как и ряд Ван -дер-Ваальсовых взаимодействий [88-90]. Образующиеся комплексы теафлавины – 3CLpro обладают более высокой стабильностью, что, по некоторым сведениям, и обеспечивает противовирусную активность, превосходящую эффект EGCG [83,91].

Отдельно отметим, что имеются сведения, полученные в докинговых экспериментах, относительно ингибирования активности SARS-CoV-2 3CLpro и другими флавоноидами. Так, подобный эффект выявлен у ряда изофлавонов, антоцианидинов, флаволигнанов, флаванонолов и их разнообразных производных. Однако говорить об этих полифенолах как о перспективных соединениях для лечения и профилактики коронавирусной инфекции пока рано.

Флавоноиды и папаиноподобная протеаза (PLpro) SARS-CoV-2

Папаиноподобная протеаза PLpro относится к цистеиновым протеазам и играет важную роль в функционировании SARS-CoV-2, хотя в качестве мишени для противовирусного воздействия удостоена гораздо меньшего внимания по сравнению с протеазой 3CLpro. PLpro SARS-CoV-2 на 82,5% идентична аналогичной протеазе PLpro SARS-CoV, состоит из N-концевого убиквитиноподобного (Ubl, β 1-3) и каталитического доменов. Каталитический домен PLpro включает 3 субдомена в соответствии с канонической архитектурой: α-спиральный субдомен большого пальца правой руки (α 2-7); β-цепочечный пальцевый субдомен (β 4-7) и ладонный субдомен (β 8-13). В пальцевом субдомене четыре консервативных цистеиновых остатка содержат ион цинка, способствующий ферментативному катализу и поддерживающий структурную целостность фермента. Активный сайт протеазы, локализованный на границе субдоменов большого пальца и ладони, содержит классическую каталитическую триаду из аминокислотных остатков Cys 112–His 272 (His273)–Asp 286 (Asp287). К каталитическому домену примыкает петля BL2, которая образует оксанионную впадину. Являясь подвижным фрагментом молекулы белка, она в ходе взаимодействия с субстратом/лигандом конформируется и регулирует доступ к каталитическому домену [68,92,93-96].

Основная функция PLpro SARS-CoV-2, аутокаталитически высвобождаемой из неструктурного белка nsp 3, заключается в протеолитическом расщеплении вирусных полипротеинов pp1a и pp1ab. PLpro разрезает три сайта между nsp 1/2, nsp 2/3 и nsp 3/4 с высвобождением соответствующих неструктурных белков, необходимых для образования репликазно-транскрипционного комплекса (РТС). При этом точки катализа между указанными

158

Рекомендовано к покупке и изучению сайтом МедУнивер - https://meduniver.com/

молекулярного докинга оказалась значительно выше в сравнении с соответствующими агликонами у рутина, байкалина, гесперидина, кверцитрина, кверцетин-3-О-гликозида, астрагалина (кемпферол-3-О-гликозид), цианидин-3-О-гликозида. При этом, инибирующая активность этих соединений зачастую превосходила таковую у классических противовирусных препаратов [28,67,77105,108,112]. Как полагает ряд исследователей, добавление к флавоноидной структуре сахарного фрагмента, как и увеличение в молекуле количества гидроксильных групп, влияя на полярность соединения, усиливает ингибирующую активность в отношении протеаз SARS-CoV-2, возможно, за счет образования дополнительных водородных связей с аминокислотными остатками ферментов [28,29,30,37,65]. А водородная связь, как известно, является одним из важнейших нековалентных взаимодействий, обеспечивающих стабильность системы белок-лиганд. По крайней мере, кверецетин-3-О- гликозид in silico образовывал 8 водородных связей в связывающем кармане PLpro, что позволило ему проявить наивысшую аффинность связывания среди протестированных флавоноидов, показав – 10,30 ккал/моль по шкале докинга [108].

Отметим, наконец, что в докинговых экспериментах было предсказано, что ряд флавоноидных соединений способен связываться с С-концевым сайтом PLpro, предназначенным для взаимодействия с убиквитином и ISG15, что указывает на возможное ингибирование деубиквитинирующего и деизгилирующего действия протеазы [105].

Приведенные сведения позволяют с большой долей уверенности предположить, что протеаза PLpro SARS-CoV-2 является весьма перспективной мишенью для воздействия на коронавирус, а целый ряд представленных флавоноидов и их производных вполне может составить основу для разработки препаратов, применяемых при COVID-19.

Флавоноиды и РНК-зависимая РНК-полимераза (RdRp) SARS-CoV-2

РНК-зависимая РНК-полимераза (RdRp) – фермент, играющий ключевую роль в процессе репликации, обеспечивающем образование множественных копий вирусного генома. Это высококонсервативный фермент, имеющий высокую идентичность аминокислотных последовательностей у различных коронавирусов. Кроме того, важной особенностью является отсутствие у человека полимеразы со сходной структурной гомологией. Отсюда следует, что ингибирование этого фермента без существенных побочных эффектов может сыграть важную роль в антиковидной стратегии [113].

Необходимо отметить, что относительно структуры RdRp SARS-CoV-2 сохраняется много неясностей. Сегодня установлено, что комплекс фермента RdRp включает основной неструктурный белок nsp 12 и два дополнительных белка nsp 7 и nsp 8, играющих роль кофакторов в процессе репликации. Основной белок RdRp состоит из трех доменов: полимеразного, нидовирусного нуклеотидтрансферазного (NiRAN), включающие

160

Рекомендовано к покупке и изучению сайтом МедУнивер - https://meduniver.com/

игидрофобных взаимодействий в ладонных мотивах А и С, что обеспечивает стабильное связывание, подтверждаемое рассчитываемыми RMSD и RMSF. При этом упомянутые препараты по активности стыковки с RdRp часто превосходят классический ингибитор этого фермента ремдесивир [14,22,120,121]. Очевидно, эффективность кверцетина и близких флавонолов не ограничивается связыванием с полимеразным доменом RdRp. Было обнаружено, что кверцетин и гиперозид (кверцетин-3-О-галактозид) проявляют высокую аффинность связывания с доменом NiRAN, препятствуя, по-видимому, процессу соединения нуклеотидов в ходе образования новой РНК [122]. В результате, как установлено недавно, кверцетин, вероятно, предотвращает не только взаимодействие с матрицей РНК, но и поступление трифосфатов нуклеотидов, что, в конечном итоге, подавляет процесс репликации [121]. Сходная ингибирующая активность была обнаружена и у некоторых других флавонолов, в том числе у фисетина, мирицетина и кемпферола [28,122,123]. А никотифлорин (кемпферол-3-О- рутинозид) проявил в ходе молекулярного докинга наивысшую аффинность связывания с RdRp (– 9,2 ккал/моль), превосходя другие протестированные соединения [22]. В этой связи цитируемые авторы высказали предположение, что глюкуронидные производные кверцетина (рутин) и кемпферола (никотифлорин), вероятно, обладают более выраженной ингибирующей RdRp активностью, чем агликоны. Возможно, это обусловлено наличием дополнительных гидроксильных и карбонильных групп, обеспечивающих более сильную связь с ферментом

[22].

Аналогичная активность выявлена у ряда флавонов, таких как байкалеин и лютеолин [63,67,106,112]. Эксперименты in silico продемонстрировали, что байкалеин и его гликозид байкалин значительно ингибируют активность RdRp SARS-CoV-2 с большей энергией связи у байкалеина – 8,7 ккал/моль [124]. Не исключено, что в данном случае имеет место аллостерическое взаимодействие с ферментом. В исследовании, касающемся изучения активности байкалина, было показано, что докинг этого флавоноида сопровождался взаимодействием с четырьмя аминокислотными остатками, образуя 11 водородных связей и 2 гидрофобных взаимодействия [67]. В другой работе байкалин продемонстрировал высокую энергию связи (– 9,01 ккал/моль), сформировав 4 водородные связи во взаимодействии с 18 аминокислотными остатками [112]. При докинге RdRp с лютеолином было установлено формирование комплекса фермент-лиганд с образованием трех водородных связей и π- катионного взаимодействия [63]. Подобные результаты были получены и при молекулярном докинге производных флавона апигенина [125,126].

Проведенные не так давно исследования позволили установить, что способностью блокировать активность RdRp SARS-CoV-2, по-видимому, обладают катехины (флаван-3-олы)

иих олигомеры теафлавины. Докинг с использованием RdRp показал, что эпигаллокатехин

162

Рекомендовано к покупке и изучению сайтом МедУнивер - https://meduniver.com/