Identification of SARS-CoV-2 inhibitors targeting Mpro and PLpro using in-cell-protease assay.
Identification of SARS-CoV-2 inhibitors targeting Mpro and PLpro using in-cell-protease assay.
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DOI：
10.1038/s42003-022-03090-9
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发表时间：
2022-02-25
影响因子：
5.9
通讯作者：
Jose J
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Narayanan A;Narwal M;Majowicz SA;Varricchio C;Toner SA;Ballatore C;Brancale A;Murakami KS;Jose J
SARS-CoV-2 蛋白酶 Mpro 和 PLpro 是抗病毒药物开发的有希望的靶标。在这项研究中，我们提出了一种抗病毒筛选策略，包括新型细胞内蛋白酶测定、抗病毒和生化活性评估，以及用于快速鉴定低细胞毒性蛋白酶抑制剂的结构测定。我们从 64 种重新利用的药物库中鉴定出 8 种具有抗 SARS-CoV-2 活性的化合物，并通过计算机对接在蛋白酶活性位点进行建模。我们证明西他列汀和达卡他韦可抑制 SARS-CoV-2 的 PLpro，而 MG-101、盐酸 Lycorine 和甲磺酸奈非那韦可抑制 SARS-CoV-2 的 Mpro。 Mpro 与 MG-101 复合物的 X 射线晶体结构显示抑制剂和活性位点 Cys145 残基之间形成共价键，表明其抑制机制是通过阻断活性位点上的底物结合。因此，我们提供了快速有效筛选和开发抑制剂的方法，以阻断病毒多蛋白加工作为 SARS-CoV-2 抗病毒药物。此外，我们还表明，Mpro 和 PLpro 的联合抑制对于抑制 SARS-CoV-2 和 delta 变体更有效。开发治疗 COVID-19 的新药仍然至关重要。本文描述了一种新的细胞内检测方法，用于筛选活细胞中的 SARSCoV-2 抑制剂。报告了 8 种新化合物，以及与一种新发现的化合物复合的关键病毒蛋白酶 Mpro 的晶体结构。
SARS-CoV-2 proteases Mpro and PLpro are promising targets for antiviral drug development. In this study, we present an antiviral screening strategy involving a novel in-cell protease assay, antiviral and biochemical activity assessments, as well as structural determinations for rapid identification of protease inhibitors with low cytotoxicity. We identified eight compounds with anti-SARS-CoV-2 activity from a library of 64 repurposed drugs and modeled at protease active sites by in silico docking. We demonstrate that Sitagliptin and Daclatasvir inhibit PLpro, and MG-101, Lycorine HCl, and Nelfinavir mesylate inhibit Mpro of SARS-CoV-2. The X-ray crystal structure of Mpro in complex with MG-101 shows a covalent bond formation between the inhibitor and the active site Cys145 residue indicating its mechanism of inhibition is by blocking the substrate binding at the active site. Thus, we provide methods for rapid and effective screening and development of inhibitors for blocking virus polyprotein processing as SARS-CoV-2 antivirals. Additionally, we show that the combined inhibition of Mpro and PLpro is more effective in inhibiting SARS-CoV-2 and the delta variant. The development of new drugs to treat COVID-19 continues to be of critical importance. This paper describes a new in-cell assay to screen for inhibitors of SARSCoV-2 in live cells. 8 new compounds are reported along with a crystal structure of a key viral protease, Mpro, in complex with one of the newly discovered compounds.
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