研究者は、宿主ACE2タンパク質のS-ニトロシル化によってSARS-CoV-2感染をブロックするアミノアダマンタンを報告しています

に発表された最近の研究では、 ネイチャーケミカルバイオロジー、研究者は、抗重症急性呼吸器症候群コロナウイルス2(SARS-CoV-2)薬としてアミノアダマンタン硝酸塩化合物の使用を調査しました。

研究: ACE2 の標的タンパク質 S-ニトロシル化は、SARS-CoV-2 感染を阻害します。 画像著作権: コロナ ボレアリス スタジオ/Shutterstock

バックグラウンド

米国食品医薬品局は、アルツハイマー病の治療のために、アミノアダマンタン薬であるメマンチンを承認しました。 彼らの経験に基づいて、研究者はアンギオテンシン変換酵素 2 (ACE2) 受容体への分子弾頭で SARS-CoV-2 エンベロープ (E) タンパク質ビロポリン チャネルを標的にできるかどうかを調査しました。 ACE2 は、感染を確立する SARS-CoV-2 スパイク (S) タンパク質に結合し、この反応を阻害することで、コロナウイルス病 2019 (COVID-19) を治療するための新しい薬物作用メカニズムが得られる可能性があります。

アミノアダマンタン硝酸塩は、二重のメカニズムを持つ化学プローブとして機能する可能性があります。 アミノアダマンタン部分は、SARS-CoV-2 E タンパク質ビロポリン チャネルをブロックできますが、S と ACE2 の結合反応を阻害するために、一酸化窒素 (NO) 関連グループの S-ニトロシル酸への送達を標的にすることもできます。

興味深いことに、事例報告は、アミノアダマンタン薬が SARS-CoV-2 に対してある程度の有効性を提供することを示唆しています。 NO ベースの治療法は、COVID-19 治療のヒト臨床試験でも有望であることが示されています。 しかし、これらを裏付ける決定的なデータは不足しています。

研究について

本研究では、研究者は、ACE2をS-ニトロシル化することにより、SARS-CoV-2の宿主細胞への侵入を阻害する二重メカニズムのアミノアダマンタン硝酸塩化合物を開発しました。 さらに、研究者らは、これらの化合物が in vitro で HELA 細胞を使用して、in vivo でシリアンハムスター COVID-19 モデルを使用して非毒性であるかどうかをテストしました。

彼らは、ヒト ACE2 (HeLa-ACE2) を安定して発現する HeLa 細胞を SNOC に曝露し、ビオチン スイッチ アッセイによって SNO-ACE2 形成を評価しました。 言い換えれば、彼らはNOとその関連種がSARS-CoV-2の活動を阻害する分子メカニズムを研究しました。 さらに、彼らは S および HeLa-ACE2 細胞結合を評価し、そのために細胞を精製組換え SARS-CoV-S1 および S2 とインキュベートしました。

チームは、メマンチン/NMT1、アマンタジン/NMT4、およびその他のアミノアダマンタン硝酸塩化合物、NMT2、NMT3、および NMT5-NMT9 の有効性を、HeLa-ACE2 細胞で生きた SARS-CoV-2 に対してマスクされた方法でテストし、それらの治療の可能性に基づいて決定しました。選択指数(SI)について。 陽性対照として、彼らはレムデシビル、アピリモド、およびピューロマイシンを使用しました。 SI は、感染がない場合の化合物の非特異的細胞毒性の最大値の半分 (CC50) を、有効な抗ウイルス濃度の最大値の半分 (EC50) と比較します。

SARS-CoV-2 S-ACE2 結合に対する NMT5 の効果をさらに調査するために、チームは、抗 ACE2 抗体を使用して、NMT5 の存在下および非存在下でこれら 2 つのタンパク質の共免疫沈降 (co-IP) 実験を行いました。

ヒト ACE2 には 8 つのシステイン (Cys) 残基が含まれており、そのうちの Cys261 と Cys498 は遊離チオールとして存在します。 これらの 2 つは、ニトロソ窒素に対する可逆的な求核攻撃を介して S-ニトロシル化に利用でき、SNO タンパク質付加物を形成する可能性があります。 したがって、研究者らは、ビオチンスイッチアッセイの結果を検証するために、ACE2 のこれらのシステイン残基の部位特異的突然変異誘発も実行しました。 さらに、彼らは S-ニトロシル化の部位を特定するために、SNOC への暴露後に質量分析 (MS) を実行しました。

調査結果

この研究結果は、SARS-CoV-2 S の細胞受容体である ACE2 が、NO ドナーおよびトランスニトロシル化剤 S-ニトロソシステイン (SNOC) によって S-ニトロシル化される可能性があることを証明しました。 このニトロシル化反応は、SARS-CoV-2 の侵入、感染性、および細胞毒性を阻害するように見えました。 部位特異的突然変異誘発により、C261A/C498A 突然変異がビオチン スイッチ アッセイで SNOC を介した S-ニトロシル化を有意に阻害することが確認され、MS により、Cys261 および Cys498 に S-ニトロシル化 ACE2 が存在することが確認されました。

この研究でテストされた7つのアミノアダマンタン硝酸塩化合物のうち、アマンタジンとメマンチンは生きたSARS-CoV-2に対して有効性を示さなかった. NMT5 は SARS-CoV-2 に対して最高の保護を示し、EC50 は 5.28 μM、SI は 9.2 でした。 さらに、この NMT5 濃度は、2 つの動物種で観察されたように、十分に許容される用量でヒト組織で達成可能なマイクロモル量の範囲内でした。

5 μM の NMT5 は co-IP を減少させ、S タンパク質の ACE2 への結合を大幅に阻害できること、および無傷の Cys 残基が S-ACE2 結合に不可欠であることを示しています。 Cys 変異または S-ニトロシル化のいずれかが、S タンパク質と ACE2 との相互作用を大幅に減少させる可能性があります。

結論

研究者らは、プロテイン S-ニトロシル化によって SARS-CoV-2 活性を阻害するための化学プローブとして、新規アミノアダマンタン硝酸塩化合物 NMT5 を開発しました。 そのニトロ基は、E タンパク質ビロポリン チャネルをブロックすることによって ACE2 を標的にしました。 これらのメカニズムの洞察は、COVID-19 の急性抗ウイルス療法のためのアミノアダマンタン硝酸薬の開発を促進するでしょう。

NMT5は、ターゲットを絞った方法で受容体をS-ニトロシル化することにより、SARS-CoV-2 Sタンパク質がACE2受容体に結合するのを防ぐことができるため、Sタンパク質の新しい変異体がACE2に結合するのを阻害することもできるはずです。ブロックされました。

さらに、COVID-19 薬物療法のためのアミノアダマンタン硝酸塩は、S タンパク質抗原部位に依存する他の薬物、ワクチン、および抗体療法を補完する可能性があります。 さらに、NMT5のEビロポリンチャネルへの結合は、ある宿主から別の宿主へのSARS-CoV-2の拡散をブロックする能力を付与する可能性があります。

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