Исследование позволит разработать потенциальные ингибиторы, подавляющие размножение вирусов.
В последние годы в условиях пандемии COVID-19, вызванной вирусом SARS-CoV-2, первостепенной задачей ученых-химиков стало формирование эффективных подходов к созданию терапевтических средств для лечения коронавирусной инфекции. Так, коллектив кафедры «Органическая химия» Самарского политеха под руководством доктора химических наук, профессора Юрия Климочкина уже несколько лет занимается изучением мультитаргетных ингибиторов репродукции SARS-CoV-2, конструируя новые молекулы, способные нарушать функционирование вирусных белков - ионного канала и геликазы. Исследование поддержано грантом Российского научного фонда(21-73-20103). Результаты последних исследований опубликованы в журнале CurrentComputer-AidedDrugDesign (DOI: 10.2174/0115734099247899240326073802).
– В поиске лекарств, способных эффективно бороться с коронавирусами, есть два основных подхода, – отмечает доцент кафедры «Органическая химия» Вадим Ширяев. – Первый заключается в использовании для этого уже существующих лекарств, но на данный момент он дал лишь несколько положительных результатов. Для нас больший интерес представляет второй подход, сфокусированный на разработке новых молекул, которые будут способны вмешаться в жизненный цикл вируса. Такие молекулы должны связываться с вирусным белками и подавлять их активность.
Размножение коронавируса включает несколько этапов. Так, прежде всего вирус должен проникнуть сквозь мембрану в клетку и высвободить там свой геном, который состоит из рибонуклеиновой кислоты (РНК). После этого запускается процесс копирования молекулы РНК и производства белков, необходимых для формирования новых вирусных частиц. Окутанные мембранной оболочкой, они отпочковываются от клетки-хозяина, и цикл репродукции запускается вновь.
В качестве наиболее перспективных мишеней для вмешательства в процесс размножения коронавируса учёные Политеха выбрали два белка – геликазу и ионный канал. В частности, наши химики с помощью молекулярного моделирования уточнили особенности динамики пространственной структуры белка Е, выполняющего функции ионного канала вируса, оценили способность к связыванию с этим белком новых молекул каркасной структуры (например, подобных адамантану).Была обнаружена высокая стабильность комплексов молекула-белок, а также некоторые детали действия возможных ингибиторов размножения SARS-CoV-2.
– Ионные каналы играют ключевую роль в репродукции вирусных частиц, а при помощи геликазы реализуется дублирование РНК, – поясняет профессор Климочкин. – Мы занимаемся моделированием функций этих белков и на полученных трёхмерных моделях виртуально тестируем коллекцию, или по-другому, библиотеку молекул-ингибиторов: «прислоняем» их к белку таким образом, чтобы он переставал работать. Наша задача – найти оптимальную молекулу-блокатор, тормозящую функционирование белка и тем самым останавливающую размножение вируса. Через какое-то время, благодаря существующим в клетке хозяина защитным механизмам, бездействующий вирус погибает.
В дальнейшем на основании данных компьютерного прогнозирования синтезируются новые вещества, образцы которых отправляют в специализированные биологические лаборатории для дальнейших испытаний на настоящих вирусных частицах.
