利用分子对接技术筛选评价玉屏风散中活性化合物对SARS-CoV-2感染复制增殖过程中关键靶点的潜在抑制活性

摘要

目的:利用分子对接技术筛选评价中药复方玉屏风散中对严重急性呼吸系统综合征冠状病毒2(SARS-CoV-2)感染、复制及增殖过程具有潜在抑制活性的小分子化合物,预测玉屏风散中抗病毒有效活性成分,对其干预SARS-CoV-2的机制进行分析.方法:通过文献调研玉屏风散成分含量及药理活性,筛选小分子化合物,从Pubchem数据库下载分子结构,使用Chem3D对小分子结构进行能量优化,蛋白晶体结构从RSCB数据库获得.利用AutoDockTool 1.5.6分别对蛋白及小分子化合物进行加氢、加电荷等处理,利用AutoDock Vina进行对接计算,选择对接能量低于-5.5 kcal/mol的小分子作为蛋白潜在抑制剂.结果:从玉屏风散中共筛选活性化合物26个.与血管紧张素转换酶Ⅱ(ACE2)、病毒外壳刺突蛋白(Spike)、RNA聚合酶(RdRp)、木瓜蛋白酶样蛋白酶(PLpro)及胰凝乳蛋白酶样蛋白酶(Mpro)等靶点蛋白的结合能处于-5.5至-10.4 kcal/mol范围.其中26个化合物均可与ACE2结合,但作用位点为酶催化位点,可能仅发挥抑制ACE2酶催化作用,而不能直接抑制Spike与ACE2的直接结合.19个化合物均可能作用于Spike的关键结合位点,24个化合物均可能作用于Mpro结合域、RdRp的结合域及PLpro蛋白中S3/S4 口袋,从而抑制病毒感染及复制.玉屏风散中多种成分例如黄芪甲苷Ⅱ-Ⅳ、亥茅酚苷、5-O-甲基维斯阿米醇苷、黄花菜木脂素A、槲皮素、β-谷甾醇及表儿茶素等均具有多靶点活性,除通过调节宿主免疫功能等方式治疗新型冠状病毒肺炎(COVID-19)外,对SARS-CoV-2感染、复制、增殖过程中多个关键蛋白(ACE2、Spike、RdRp、PLpro及Mpro)均具有潜在的抑制作用,对病毒感染初期的阻断至关重要.结论:玉屏风散中多种核心活性化合物不仅可以调节病毒感染时宿主的免疫反应,也可能通过抑制ACE2、Spike、RdRp、Mpro及PLpro等病毒感染、复制、增殖过程中关键蛋白,发挥抗SARS-CoV-2的作用.