[论文解读] 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 27

一句话总结

这项体外研究通过分子对接方法，探究了从桉树精油中提取的姜黄素（Jensenone）作为SARS-CoV-2主蛋白酶（Mpro）潜在抑制剂的可能性。姜黄素通过氢键、疏水性和离子相互作用表现出强烈的结合亲和力，表明其可能成为抗COVID-19药物开发的有前途先导化合物，但仍需进一步的实验验证。

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.

研究动机与目标

• 评估从桉树精油中提取的天然化合物姜黄素作为SARS-CoV-2主蛋白酶（Mpro）潜在抑制剂的可能性。
• 利用计算分子对接工具评估姜黄素与Mpro的结合亲和力及其相互作用机制。
• 识别稳定配体-蛋白复合物的关键分子相互作用，如氢键、疏水作用和离子相互作用。
• 提供体外计算证据，支持姜黄素作为抗COVID-19药物开发先导化合物的潜力。

提出的方法

• 使用1-Click Dock和SwissDock工具进行分子对接，以预测姜黄素与SARS-CoV-2 Mpro的结合模式。
• 利用蛋白质相互作用计算器（PIC）分析蛋白质-配体相互作用，识别特定的相互作用类型。
• 计算结合能以评估姜黄素与Mpro之间相互作用的强度。
• 进行活性位点预测，以验证关键氨基酸残基在配体结合中的作用。
• 评估结合位点相似性，以确认姜黄素在结合方向和亲和力上的一致性。
• 本研究采用体外计算方法，模拟并分析分子相互作用，无需实验干预。

实验结果

研究问题

• RQ1 从桉树精油中提取的姜黄素是否对SARS-CoV-2主蛋白酶（Mpro）表现出显著的结合亲和力？
• RQ2 哪些类型的分子相互作用（如氢键、疏水作用、离子相互作用）稳定了姜黄素-Mpro复合物？
• RQ3 这些结合相互作用是否与Mpro已知的活性位点残基一致？
• RQ4 姜黄素的结合能与已知抑制剂或对照化合物相比如何？
• RQ5 基于体外计算分析，姜黄素是否可被视为进一步抗COVID-19药物开发的可行先导化合物？

主要发现

• 姜黄素对SARS-CoV-2 Mpro表现出强烈的结合亲和力，计算得到的结合能表明复合物形成稳定。
• 该配体与Mpro活性位点的关键残基形成了多个氢键，有助于结合的稳定性。
• 观察到姜黄素与Mpro活性位点中的非极性残基之间存在疏水相互作用，增强了结合亲和力。
• 在姜黄素的带电基团与Mpro结合口袋中的酸性或碱性残基之间识别出离子相互作用。
• 结合位点相似性分析证实，姜黄素在Mpro活性位点内具有稳定且有利的结合取向。
• PIC分析揭示了稳定且能量有利的相互作用特征，支持姜黄素作为Mpro抑制剂的潜力。