ผลการศึกษาล่าสุดที่ตีพิมพ์ในวารสาร คอมพิวเตอร์ในชีววิทยาและการแพทย์ แสดงให้เห็นว่าสารไฟโตเคมิคอลเคอร์คูมินเป็นวิธีการรักษาที่มีศักยภาพในการต่อต้านโรคทางเดินหายใจเฉียบพลันรุนแรง coronavirus 2 (SARS-CoV-2) ตัวแปรโอไมครอน

พื้นหลัง

การระบาดใหญ่ของโรคติดเชื้อไวรัสโคโรนา 2019 (โควิด-19) ที่ดำเนินอยู่อย่างต่อเนื่องได้ก่อให้เกิดผู้ป่วยโรคซาร์ส-CoV-2 กว่า 508 ล้านคน และมีผู้เสียชีวิตแล้ว 6 ล้านคนทั่วโลก ณ ตอนนี้ สายพันธุ์ SARS-CoV-2 Omicron (B.1.1.529) เป็นสายพันธุ์หลักทั่วโลก Omicron ถูกกำหนดให้เป็นตัวแปรที่น่ากังวล (VOC) เนื่องจากสามารถหลบเลี่ยงภูมิคุ้มกันที่เกิดจากวัคซีนและการติดเชื้อเนื่องจากการกลายพันธุ์หลายอย่างในโปรตีน Spike (S) ของมัน รวมถึงการแทนที่กรดอะมิโน 15 ​​ตัวทั่วโดเมนการจับตัวรับ (RBD)

ผลการศึกษาล่าสุดระบุว่าวัคซีนป้องกันโควิด-19 ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายจำนวนมากมีภูมิคุ้มกันเพียงเล็กน้อยหรือไม่มีเลยต่อการติดเชื้อโอไมครอน จนถึงปัจจุบัน ยังไม่มีการแนะนำสูตรการรักษาเฉพาะสำหรับ VOC นี้ ด้วยเหตุนี้ Omicron อาจเป็นอันตรายต่อความพยายามทั่วโลกในการควบคุมการระบาดใหญ่ของ COVID-19 โดยสร้างความเสี่ยงด้านสาธารณสุข

เกี่ยวกับการศึกษา

เอกสารฉบับปัจจุบันนี้มีจุดมุ่งหมายเพื่อระบุรายละเอียดเกี่ยวกับไฟโตเคมิคอลเจ็ดชนิด (แคปไซซิน จินเจอร์อล อัลลิซิน เคอร์คูมิน ไพเพอรีน ซิงก์เบอรีน และซินนามัลดีไฮด์) และค้นพบตัวเลือกการรักษาที่เป็นไปได้สำหรับตัวแปร Omicron นักวิจัยได้สร้างโครงร่างสามมิติของ Omicron S RBD โดยผสมผสานการเปลี่ยนแปลงของกรดอะมิโน 15 ​​ตัวเข้ากับโครงสร้าง Native S ทีมงานเปรียบเทียบการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของ Omicron S กับ Native S. ผู้เขียนได้เชื่อมต่อสารพฤกษเคมีทั้ง 7 ชนิดกับ Omicron S-human angiotensin-converting enzyme 2 (hACE2) และโปรตีน Omicron S

นอกจากนี้ การจำลองแบบโมเลกุลไดนามิก (MD) ได้ดำเนินการระหว่างเคอร์คูมินและโปรตีน Omicron S เพื่อประเมินความเสถียรทางโครงสร้างของคอมเพล็กซ์ในสภาพแวดล้อมทางสรีรวิทยา นอกจากนี้ ทีมงานยังเปรียบเทียบผลลัพธ์กับยาควบคุมคลอโรควินและ GR 127935 ไฮโดรคลอไรด์

ลำดับหลักของโปรตีน Native S (ตำแหน่งเริ่มต้น 333) ได้มาจากการริเริ่มระดับโลกในการแบ่งปันข้อมูลไข้หวัดใหญ่ทั้งหมด (GISAID) การกลายพันธุ์ 15 ครั้งถูกนำมาใช้ใน Native S โดยใช้ซอฟต์แวร์ PyMol 2.5 ส่งผลให้ Omicron S. ซอฟต์แวร์ UCSF Chimera ถูกใช้เพื่อตรวจสอบและเห็นภาพผลกระทบของการกลายพันธุ์ของโปรตีน Omicron S

การจับโปรตีน hACE2 และ Omicron S ดำเนินการโดยใช้เว็บเซิร์ฟเวอร์เชื่อมต่อโปรตีน ClusPro ไฟโตเคมิคอลเจ็ดชนิดที่มีคอมเพล็กซ์ Omicron S และ Omicron S-hACE2 ถูกเชื่อมต่อโดยใช้เซิร์ฟเวอร์การเทียบท่า Dockthor พลังงานอิสระของสารเชิงซ้อนเคอร์คูมิน-โอไมครอน เอส และคลอโรควิน-โอไมครอน เอส คำนวณโดยใช้วิธีการเชิงโมเลกุล-ปัวซอง–โบลต์ซมันน์ พื้นที่ผิวที่เข้าถึงตัวทำละลายได้ (MM-PBSA) สุดท้าย ซอฟต์แวร์ PyMol 2.5 ถูกใช้เพื่อประเมินผลกระทบของการมีปฏิสัมพันธ์ของเคอร์คูมินกับโปรตีนเป้าหมาย Omicron S.

ผลลัพธ์

ผลการศึกษาพบว่าการแทนที่กรดอะมิโนในตัวแปร Omicron ของ SARS-CoV-2 สามารถเพิ่มความสามารถในการจับกับ hACE2 ได้ดีขึ้น ซึ่งอาจส่งผลให้การแพร่กระจายของไวรัส SARS-CoV-2 เพิ่มขึ้น การประเมินอัจฉริยะพบว่าพลังงานยึดเหนี่ยวระหว่างโปรตีน Omicron S และ hACE2 คือ -13.7 Kcal mol^-1. ในขณะที่พลังงานยึดเหนี่ยวของโปรตีน S และ Omicron S ที่คาดการณ์ไว้นั้นเปรียบเทียบกันได้ แต่ Native S มีศักยภาพในการจับพอประมาณกับ hACE2 เมื่อเทียบกับยาควบคุมที่เกี่ยวข้อง เคอร์คูมินยึดติดกับทั้ง Omicron S/hACE2 complex และ Omicron S อย่างมาก

นักวิจัยพบว่าเคอร์คูมินจับกับกรดอะมิโนที่กลายพันธุ์จำนวนมาก (ARG161 [493]SER114 [446]HIS173 [505]และ SER164 [496]) ของโปรตีน Omicron S และสารตกค้างอื่นๆ ในทางตรงกันข้าม ยาควบคุมคลอโรควินแสดงการจับกับกรดอะมิโน ARG161 ที่กลายพันธุ์เท่านั้น การสังเกตนี้บอกเป็นนัยว่าเคอร์คูมินมีความสัมพันธ์กับโอไมครอน เอส มากกว่าคลอโรควิน อย่างไรก็ตาม เคอร์คูมินและคลอโรควินแสดงบริเวณ Omicron S ร่วมกันซึ่งครอบคลุมกรดอะมิโนทั่วไป ARG161 [493]SER162 [494]และ TYR117 [449].

นอกจากนี้ ทีมงานได้ค้นพบไซต์ปฏิสัมพันธ์ของ curcumin-hACE2 จำนวนมากในคอมเพล็กซ์ Omicron-S เรซิดิวเหล่านี้เป็นกรดอะมิโนที่มี hACE2-Omicron S ที่มีนัยสำคัญ เคอร์คูมินสร้าง pi-bond ที่มีเรซิดิวสไปค์กลายพันธุ์ HIS173 [505]ซึ่งบ่งชี้ว่ามีความใกล้ชิดกับโปรตีนกลายพันธุ์ในคอมเพล็กซ์มากกว่ากลุ่มควบคุม ACE GR 127935 ไฮโดรคลอไรด์

การจำลอง MD แสดงให้เห็นว่าเคอร์คูมินอาจสร้างโครงสร้างที่มั่นคงด้วยโปรตีน S ของ Omicron ในการตั้งค่าทางสรีรวิทยาและปฏิสัมพันธ์ที่สูงกว่าคลอโรควินที่ใช้ยาควบคุม การศึกษาพลังงานฟรีเปิดเผยว่าเคอร์คูมินมีความเกี่ยวข้องกับ Omicron S มากกว่าคลอโรควินที่ใช้ยาควบคุม ระยะทางของกรดอะมิโนของสารเชิงซ้อน curcumin-Omicron S อาจสั้นกว่าของ Omicron S ที่ไม่มีเคอร์คูมิน

บทสรุป

ผลการศึกษาพบว่าเคอร์คูมินมีความสามารถในการยับยั้งโปรตีน Omicron S ที่สำคัญที่สุดจากสารพฤกษเคมีทั้ง 7 ชนิดที่ทดสอบ ผู้เขียนยังพบว่าเคอร์คูมินอาจรบกวนการรวมตัวของ Omicron S-hACE2 นอกจากนี้ การจำลอง MD แสดงให้เห็นว่าเคอร์คูมินอาจสร้างสารเชิงซ้อนที่เสถียรกับ Omicron S ในสภาพแวดล้อมทางสรีรวิทยา

เพื่อสรุป ข้อมูลปัจจุบันแสดงให้เห็นว่าเคอร์คูมินมีศักยภาพที่จะใช้เป็นยารักษาโรคซาร์ส-CoV-2 ตัวแปรโอไมครอนที่ติดเชื้อได้สูง