化痰劑阻斷新冠病毒與宿主細胞結合雙硫鍵 具抗病毒活性

2021/07/06
化痰劑阻斷新冠病毒與宿主細胞結合雙硫鍵 具抗病毒活性
美國時間1日,美國北卡羅來納大學教堂山分校(University of North Carolina at Chapel Hill)的研究發現,硫醇化痰劑(Mucolytics)化合物P2119和P2
美國時間1日,美國北卡羅來納大學教堂山分校(University of North Carolina at Chapel Hill)的研究發現,硫醇化痰劑(Mucolytics)化合物P2119和P2165,可將新冠病毒棘突蛋白(spike protein)的受體結合域(RBD)與宿主細胞的血管收縮素轉化酶(Angiotensin-converting enzyme 2, ACE2)結合的雙硫鍵還原,達到阻斷新冠病毒(SARS-CoV-2)感染細胞的效果。該研究發表在預印本平台《bioRxiv》上。
 
研究人員針對冠狀病毒結合與進入宿主時,雙硫鍵的關鍵作用進行研究。在新冠病毒的RBD與ACE2結合的表面中,發現了四對雙硫鍵Cys480-Cys488、Cys336-Cys361、Cys379-Cys432和Cys391-Cys525,後三對雙硫鍵負責穩定RBD的β折疊結構。
 
化痰劑P2119和P2165的特別之處在於,其只能在細胞外被發現,分別由葡萄糖或甘露糖(Mannose)與硫醇結合,從其無法進入細胞,但卻可以降低病毒效價來看,顯示P2119和P2165的作用是阻止病毒進入細胞。
 
研究結果顯示,濃度30 mM的P2119和P2165可分別降低新冠病毒效價達3 log與6 log以上。而與一般使用的化痰劑乙醯半胱胺酸(N-Acetylcysteine, NAC)相比,100 mM的NAC也未具有殺病毒的活性,而P2165在超過3 mM時就具有抑制病毒的活性。
 
在其他冠狀病毒SARS-CoV和NL63-CoV中,P2119/P2165在10-30 mM之間的濃度時,也可降低病毒效價3-4 log。SARS-CoV的棘突蛋白與新冠病毒具有75%的相似性,而NL63-CoV與新冠病毒相同,都是利用與宿主ACE2結合侵入宿主細胞,且RBD上的雙硫鍵同樣具有穩定病毒與ACE2結合的作用。
 
細胞試驗顯示,P2119/P2165可透過還原重組新冠病毒棘突蛋白RBD與ACE2結合的雙硫鍵,來阻斷病毒棘突蛋白RBD與ACE2結合。
 
此外,在分子對接(molecular docking)研究中顯示,Cys336-Cys361、Cys379-Cys432和Cys391-Cys525,這三種雙硫鍵負責調節病毒與ACE2結合,減少這些雙硫鍵可使RBD產生結構變化。研究結果指出,Cys379-Cys432和Cys391-Cys525是變構調節劑,其形成或斷裂時,會導致蛋白質構型產生變化。
 
研究人員指出,P2119/P2165透過還原新冠病毒棘突蛋白RBD與ACE2結合的雙硫鍵,抑制病毒感染的作用與共價鍵的形成無關,關鍵在於雙硫鍵的還原,尤其是對痰液溶解敏感的雙硫鍵Cys379-Cys432和Cys391-Cys525。
 
這些雙硫鍵在冠狀病毒中既穩定又保守,因此硫醇痰液溶解劑有望可抑制D614G 變種病毒和其他新的變種病毒。
 
同時,硫醇痰液溶解劑可將穀胱甘肽(Glutathione, GSH)濃度提高至正常濃度,以恢復細胞內抗氧化活性的能力,硫醇痰液溶解劑也可減少黏液的分泌,幫助清除氣管阻塞與減少氣管發炎和感染。
 
參考資料:https://www.news-medical.net/news/20210705/Thiol-based-mucolytics-show-potent-allosteric-inhibition-of-SARS-CoV-2-ACE2-binding-via-disulfide-reduction.aspx
 
(編譯/李林璦)