[論文レビュー] Molecular docking studies on Jensenone from eucalyptus essential oil as a potential inhibitor of COVID 19 corona virus infection

Sharma Ad, Inderjeet Kaur|arXiv (Cornell University)|Apr 1, 2020

Pharmacological Effects of Natural Compounds参考文献 6被引用数 27

ひとこと要約

このインシリコ研究では、ユーカリエッセンシャルオイルに含まれる化合物であるゼンノンが、SARS-CoV-2メインプロテアーゼ（Mpro）の阻害剤としての可能性について、分子ドッキングを用いて調査した。ゼンノンは水素結合、疎水性およびイオン性相互作用を通じて強い結合親和性を示し、COVID-19に対する治療薬開発の有望なリード化合物である可能性を示唆しているが、今後の実験的裏付けが必要である。

ABSTRACT

COVID-19, a member of corona virus family is spreading its tentacles across the world due to lack of drugs at present. However, the main viral proteinase (Mpro/3CLpro) has recently been regarded as a suitable target for drug design against SARS infection due to its vital role in polyproteins processing necessary for coronavirus reproduction. The present in silico study was designed to evaluate the effect of Jensenone, a essential oil component from eucalyptus oil, on Mpro by docking study. In the present study, molecular docking studies were conducted by using 1-click dock and swiss dock tools. Protein interaction mode was calculated by Protein Interactions Calculator.The calculated parameters such as binding energy, and binding site similarity indicated effective binding of Jensenone to COVID-19 proteinase. Active site prediction further validated the role of active site residues in ligand binding. PIC results indicated that, Mpro/ Jensenone complexes forms hydrophobic interactions, hydrogen bond interactions and strong ionic interactions. Therefore, Jensenone may represent potential treatment potential to act as COVID-19 Mpro inhibitor. However, further research is necessary to investigate their potential medicinal use.

研究の動機と目的

• ユーカリエッセンシャルオイルに由来する天然化合物であるゼンノンが、SARS-CoV-2メインプロテアーゼ（Mpro）の阻害剤としての可能性を評価すること。
• 計算ドッキングツールを用いて、ゼンノンとMproとの結合親和性および相互作用メカニズムを評価すること。
• 水素結合、疎水性、イオン性相互作用などの主要な分子相互作用が、リガンド-タンパク質複合体の安定化に寄与するかを特定すること。
• インシリコ的手法による証拠を提供し、ゼンノンがCOVID-19治療薬開発のリード化合物としての可能性を裏付けること。

提案手法

• ゼンノンのSARS-CoV-2 Mproへの結合モードを予測するために、1-Click DockおよびSwissDockツールを用いた分子ドッキングを実施した。
• タンパク質-リガンド相互作用の分析には、Protein Interaction Calculator（PIC）を用い、特定の相互作用タイプを同定した。
• 結合エネルギーを計算して、ゼンノンとMpro間の相互作用の強さを評価した。
• 活性部位の予測を実施し、リガンド結合に関与する主要アミノ酸残基の役割を検証した。
• 結合部位の類似性を評価して、一貫した結合配向性と親和性を確認した。
• 本研究では、実験的介入なしに分子相互作用をシミュレート・分析するインシリコ手法を採用した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ユーカリエッセンシャルオイルに由来するゼンノンは、SARS-CoV-2メインプロテアーゼ（Mpro）に対して顕著な結合親和性を示すか？
• RQ2 水素結合、疎水性、イオン性など、どのような分子相互作用がゼンノン-Mpro複合体を安定化させるか？
• RQ3 これらの結合相互作用は、Mproの既知の活性部位アミノ酸残基と整合性を持つか？
• RQ4 ゼンノンの結合エネルギーは、既知の阻害剤や対照化合物と比較してどうなるか？
• RQ5 インシリコ解析に基づいて、ゼンノンは今後のCOVID-19治療薬開発に向けた実用的リード化合物と見なせるか？

主な発見

• ゼンノンはSARS-CoV-2 Mproに対して強い結合親和性を示し、安定な複合体形成を示す計算された結合エネルギーを示した。
• リガンドは、Mproの主要な活性部位アミノ酸残基と複数の水素結合を形成しており、結合の安定性に寄与した。
• Mproの活性部位における非極性残基との間で疎水性相互作用が観察され、結合親和性の向上が確認された。
• ゼンノンの charged グループとMproの結合ポケット内における酸性・塩基性残基との間にイオン性相互作用が同定された。
• 結合部位類似性解析により、ゼンノンがMpro活性部位内で一貫性があり、好ましい結合配向を示していることが確認された。
• PIC解析により、安定的かつエネルギー的に有利な相互作用プロファイルが得られ、ゼンノンがMpro阻害剤としての可能性が裏付けられた。