Исследование, опубликованное в журнале mBio, описывает уязвимость коронавирусов к ингибиторам небольшого белкового домена под названием Mac1, или «макродомен». Этот домен присутствует у всех коронавирусов, включая SARS-CoV-2 и MERS-CoV.
Результаты указывают на потенциальные противовирусные методы лечения для борьбы с будущими пандемиями коронавирусов и подтверждают важность Mac1 для жизнеспособности вируса.
«Макродомен имеет решающее значение для способности вируса вызывать заболевание», — сказал Энтони Фер, доцент кафедры молекулярных бионаук Университета Канзаса, возглавлявший исследование.
В новой статье лаборатория Фера из Университета Канзаса сообщает о разработке молекул, которые связываются с белком Mac1 и ингибируют репликацию коронавируса в клеточных культурах, полученных из тканей лёгких мышей и человека.
Работа основана на недавних экспериментах в лаборатории Фера, в ходе которых были получены первые молекулы, эффективные против Mac1.
«Эта статья похожа на нашу более раннюю работу, хотя и с совершенно другим набором ингибиторов», — сказал Фер. «Но в этом исследовании были некоторые интересные повороты. Одним из ключевых достижений стало открытие нашего основного соединения — мы назвали его „4B“. Оно выглядело очень перспективным с точки зрения того, как оно вписывалось в связывающий карман Mac1, а его IC50 — количество препарата, необходимое для снижения вирусной активности вдвое — было значительно ниже, чем у всех наших других соединений, что означает, что оно должно быть лучшим ингибитором».
Однако когда группа впервые протестировала 4B в противовирусных анализах, он не сработал.
«Он не показал никакого эффекта», — сказал Фер. «Основываясь на его биохимических свойствах, мы считаем, что он не смог преодолеть клеточную мембрану. Клеточные мембраны — это гидрофобные барьеры, которые удерживают вещества внутри клеток, но также препятствуют проникновению определённых молекул, особенно заряженных молекул, таких как те, к которым присоединены кислотные или основные группы. Соединение 4B имело заметную кислотную группу, которая, вероятно, препятствовала его проникновению в клетки».
Чтобы решить эту проблему, группа модифицировала соединение, чтобы улучшить его способность проникать в инфицированные коронавирусом клетки.
«Мы преобразовали кислоту в сложный эфир, используя несколько различных типов модификаций», — сказал Фер. «Как только мы это сделали, мы начали наблюдать устойчивую противовирусную активность. Это был момент озарения. Мы наконец-то смогли сделать соединение проницаемым для клеток и функциональным в клеточной культуре. Это был большой шаг — взять молекулу, которая имела сильную активность in vitro, модифицировать её и показать, что она теперь может работать в клетках против реального вируса».
Фер выразил благодарность многим своим соавторам за прорыв в отношении мишеней Mac1.
Среди них:
* Дана Феррарис, профессор химии в колледже Макдэниел в Уэстминстере, штат Мэриленд;
* Лари Лехтиё, профессор биохимии в университете Оулу в Финляндии;
* руководители основных направлений деятельности Университета Канзаса Анурадха Рой и Дэвид Джонсон.
Каждый из этих людей и их лаборатории вложили много работы в эту статью.
«И, конечно, основная заслуга принадлежит первому автору Джессике Дж. Пфанненштиль, аспирантке кафедры молекулярных бионаук Университета Канзаса, поскольку она получила почти все противовирусные данные и определила мутации, устойчивые к лекарствам», — сказал Фер.
Хотя коронавирусы могут развивать устойчивость к экспериментальным ингибиторам KU, это происходит с «ценой снижения приспособленности» — будущие поколения с большей устойчивостью оказываются ослабленными и не выживают в мышах. Этот механизм предполагает, что эти ингибиторы, если их превратить в противовирусные препараты, могут сделать коронавирус безвредным.
Для этого, по словам Фера, необходима дополнительная работа по усовершенствованию перспективных молекул.
«Модели на мышах важны, и прежде чем мы сможем протестировать наши ингибиторы на мышах, нам нужно улучшить их эффективность и стабильность, чтобы они выживали в суровых условиях живого организма», — сказал он. Его группа продолжает работать над достижением этих целей.