بررسی پتانسیل اتصال مولکول‌های زیست‌فعال مسیر کاروتنوئید به گیرنده ACE2 ویروس SARS-CoV-2: امکان یک درمان مبتنی بر زعفران برای کروناویروس جدید

هدف: با توجه به افزایش تعداد موارد ابتلا به ویروس کرونا نوظهور به نام SARS-CoV-2 (COVID-19)، هدف از مطالعه حاضر بررسی ترکیبات فعال زیستی زعفران علیه COVID-19 بود، زیرا زعفران در درمان تب، برونشیت، سرماخوردگی، اختلالات تنفسی استفاده می‌شود و به خاطر اثرات ضدالتهابی، آنتی‌اکسیدانی و ایمنی‌مدولان آن شناخته شده است.

روش تحقیق: COVID-19 از طریق حوزه اتصال گیرنده پروتئین اسپایک خود (RBD) با گیرنده سطح سلول میزبان آنزیم مبدل آنژیوتانسین ۲ (ACE2) درگیر می‌شود. ایده این بود که تعامل اتمی این مولکول‌های فعال زیستی با ACE2 بررسی شود تا مانع تعامل آن با RBD گردد، به منظور غربالگری و ارزیابی احتمال استفاده از این مولکول‌ها برای توسعه دارو. بر اساس وزن مولکولی لیگاندها، مولکول‌های فعال زیستی کوچکتر (پیکروکروسین، سافرنال، لوتئین) برای تعامل با ACE2 سلول میزبان انتخاب شدند.

یافته‌ها: اتصال مولکولی انعطاف‌پذیر و سپس مطالعه تعاملات در سطح اتمی نشان داد که لوتئین و پیکروکرُسین با اسیدهای آمینه مختلف ACE2 تعاملات متعددی برقرار می‌کنند. تحلیل عمیق نشان داد که این تعاملات با اکثر رزیدوهای ACE2 می‌تواند برای اتصال RBD اهمیت داشته باشد و بنابراین می‌تواند تعامل بین RBD و ACE2 را مختل کند. این مطالعه پایه‌ای برای تحلیل‌های بیشتر با استفاده از مطالعات آزمایشگاهی، مدل‌های حیوانی و مطالعات بالینی فراهم می‌کند.

محدودیت‌ها: در این مطالعه از روش‌های دینامیکی مانند دینامیک مولکولی و روش‌های کوانتومی نیمه‌تجربی (SQM) استفاده نشده است.

اصالت/ارزش: با جلوگیری از تعامل RBD با ACE2، لوتئین و پیکروکرُسین ممکن است در توسعه درمان‌ها برای مدیریت COVID-19 مفید باشند.

“Purpose: Given the rising number of novel coronavirus named SARS CoV-2 (COVID-19) cases, the purpose of the present study was to explore saffron bioactive compounds against COVID-19 since saffron is used in fever, bronchitis, cold, respiratory disorders and is recognized for its anti-inflammatory, antioxidant and immunomodulatory effects.

Research method: COVID-19 engages the host cell surface receptor angiotensin-converting enzyme 2 (ACE2) through its spike protein receptor-binding domain (RBD). The idea was to check atomistic interaction of these bioactive molecules with ACE2 for obstructing its interaction with RBD, in order to screen and assess the likelihood of these molecules for drug development. Based on ligands’ molecular weight, we chose smaller bioactive molecules (picrocrocin, safranal, lutein) for interaction with cell ACE2 of the host.

Findings: Flexible molecular docking followed by atomic level interaction study indicated that lutein and picrocrocin form various interactions with different amino acid residues of ACE2. In depth analysis revealed that these interactions with the majority of the residues of ACE2 could be crucial for RBD binding and, therefore, can disrupt the interaction between RBD and ACE2. The study provides a hit for further analysis using in vitro, animal models and clinical studies.

Limitations: In this study dynamic approaches such as molecular dynamics and semiemperical quantum mechanical (SQM) methods have not been used.

Originality/Value: By preventing the interaction of RBD with ACE2, lutein and picrocrocin may prove helpful in the development of therapeutics for COVID-19 management.”