اثر ضد ویروسی ترکیبات زعفران بر GP120 ویروس HIV-1: یک مطالعه In Silico

از آنجایی که اکثر داروهای ضد HIV-1 باید برای جلوگیری از تکثیر ویروس به سلول‌های میزبان نفوذ کنند، توسعه مهارکننده‌های ویروسی به عنوان دارو ضروری است زیرا آنها ویروس‌ها را قبل از اتصال به سلول‌های میزبان غیرفعال می‌کنند. گلیکوپروتئین سطحی gp120 HIV-1 که در مراحل اولیه عفونت HIV-1 و ورود ویروس به سلول نقش دارد، یکی از مولکول‌های مناسب برای درمان هدفمند است. حفره فنیل‌آلانین-۴۳ که به صورت محافظ بین دامنه‌های داخلی و خارجی gp120 چندین نوع ویروس قرار دارد، یک هدف پزشکی جذاب برای تعامل آن با CD4 بوده است. برخلاف داروهای صنعتی، فعالیت زیستی زعفران اخیراً به دلیل دسترسی زیستی و فراهمی زیستی، سمیت کم و سهولت تولید مورد توجه قرار گرفته است. با توجه به محتوای کاروتنوئیدی زعفران، این مطالعه برای اولین بار اجزای اصلی زعفران (کروسین، پیکروکروسین، سافرانال و کروستین) را از نظر توانایی آنها در مهار ادغام غشای ویروسی-سلولی و غیرفعال کردن HIV-1 بدون سلول بررسی کرد. داکینگ‌ها با استفاده از نرم‌افزار Autodock Vina انجام شد تا برهمکنش‌های بین ترکیبات زعفران ذکر شده در بالا با gp120 و CD4 به طور جداگانه بررسی شود. از این رو، داکینگ‌ها با استفاده از نرم‌افزار Autodock Vina انجام شد. نتایج نشان داد که ترکیبات کروسین و پیکروکروسین به حفره محافظت‌شده Phe43 و Asp368، Trp427 و Ile371 (محل اتصال) gp120 متصل می‌شوند. برای تأیید پایداری، بهترین کمپلکس‌های داکینگ با استفاده از شبیه‌سازی دینامیک مولکولی (از طریق Gromacs 2020.2) مورد مطالعه قرار گرفتند. مشاهده شد که کروسین اتصال خود را برای 100 نانوثانیه از شبیه‌سازی حفظ می‌کند، اما پیکروکروسین جدا می‌شود. در نهایت، میل ترکیبی کروسین و gp120 در 100 تصویر لحظه‌ای از 10 نانوثانیه آخر شبیه‌سازی‌ها با استفاده از PRODIGY محاسبه شد که 10.3- کیلوکالری بر مول بود. در نهایت، کروسین به عنوان درمانی برای ایدز پیشنهاد شد. بر اساس مطالعات سطح اتمی ما، مشخص کردیم که کروسین می‌تواند به طور پایدار به gp120 متصل شود اما در غیاب HIV-1 به سلول‌های CD4+ T انسانی متصل نمی‌شود.

Since most anti-HIV-1 drugs must penetrate host cells to prevent viral replication, developing viral inhibitors as drugs is essential because they inactivate viruses before binding to host cells. gp120 HIV-1 surface glycoprotein, which has a role in the first stages of HIV-1 infection and entrance of the virus to the cell, is one of the proper molecules for targeted therapy. The phenylalanine-43 cavity located protectively between the inner and outer domains of gp120 of several virus variants has been an attractive medical target for its interaction with CD4. Contrary to industrial drugs, saffron‘s bioactivity has recently been noticed due to its bio-accessibility and bioavailability, low toxicity, and ease of production. Due to its carotenoid content, this study examined, for the first time, the main components of saffron (Crocin, Picrocrocin, Safranal and Crocetin) for their ability to inhibit viral-cellular membrane fusion and inactivate cell-free HIV-1.The dockings were performed using Autodock Vina Software to study the interactions between the saffron compounds mentioned above with gp120 and CD4 separately. Hence, the dockings were done using Autodock Vina software. The results showed that Crocin and Picrocrocin compounds attach to the protected Phe43 Cavity and Asp368, Trp427, and Ile371 (binding site) of gp120. To confirm the stability, the best complexes of docking were studied using molecular dynamic simulation (via Gromacs 2020.2). It was observed that Crocin keeps its attachment for 100 ns of the simulation, but Picrocrocin detaches. In the end, the binding affinity of Crocin and gp120 was calculated in the 100 snapshots of the last 10 ns of simulations using PRODIGY, which was −10.3 kcal/mol. Finally, Crocin was suggested as a treatment for AIDS. Based on our atomic-level studies, we have determined that Crocin can stably bind to gp120 but not to human CD4+ T cells in the absence of HIV-1.