بررسی اثر بخشی ترکیبات گیاهی در دسترس به‌عنوان مهارکننده پروتئاز اصلی sars-cov-2

همه‌گیری کووید-19 یک بحران بهداشتی جهانی ایجاد کرده است و توسعه درمان‌های موثر برای جلوگیری از شیوع این بیماری و نجات جان میلیون‌ها نفر ضروری است. یکی از پروتئین‌های کلیدی درگیر در چرخه تکثیر sars-cov-2، ویروسی که باعث کووید-19 می‌شود، آنزیم پروتئاز اصلی، 3clpro است. این آنزیم به دلیل اهمیت بالایی که دارد، موضوع تحقیقات مولکولی، ساختاری و بالینی است و تلاش‌هایی برای تولید داروهایی که می‌توانند فعالیت آن را مهار کنند، صورت گرفته است. یکی از این داروها ترکیب شیمیایی n3 است که اثر مهاری بالایی در برابر 3clpro دارد. هرچند، از دیدگاه طب سنتی، کمتر به این موضوع پرداخته شده است. در این پژوهش، مطالعات شبیه‌سازی میان‌کنش مولکولی داکینگ و شبیه‌سازی دینامیک مولکولی تمام اتم (md)، برای بررسی قابلیت 21 ترکیب بالقوه گیاهی بر مهار آنزیم 3clpro صورت گرفت. سه ترکیب با بالاترین احتمال مهارکنندگی از نتایج داکینگ مولکولی انتخاب شدند و تحت ns100 شبیه‌سازی md قرار گرفتند تا پایداری و ویژگی‌های ساختاری-دینامیکی-انرژی آن‌ها بررسی شود. علاوه بر پایداری کمپلکس‌ها، نتایج حاصل از شبیه‌سازی نشان داد که هر سه ترکیب انتخابی ما ویژگی‌های ساختاری-دینامیکی قابل مقایسه‌ با n3 را به 3clpro القا می‌کنند و بنابراین، انتظار می‌رود که توانایی مهارکنندگی مشابهی در برابر این آنزیم داشته باشند. ترکیب شماره 5 دارای مطلوب‌ترین انرژی اتصال بود و به عنوان بهترین جایگزین گیاهی برای n3 پیشنهاد شد. نتایج پژوهش ما می‌تواند به‌طور مستقیم برای طراحی مطالعات تجربی با هدف مهار آنزیم 3clpro مورد استفاده قرار گیرد و در نتیجه، هزینه زمانی-مالی چنین مطالعاتی را کاهش دهد.

evaluation of the efficacy of available plant compounds as sars-cov-2 main protease inhibitors

the covid-19 pandemic has created a global health crisis, and developing effective treatments is essential to prevent the spread of the disease and save millions of lives. one of the key proteins involved in the replication cycle of sars-cov-2, the virus that causes covid-19, is the main protease enzyme, 3clpro. due to its high importance, this enzyme is the subject of molecular, structural, and clinical investigations, and efforts have been made to develop drugs that can inhibit its activity. one such drug is the chemical compound n3, which has been found to have a high inhibitory effect against 3clpro. however, traditional medicine perspectives on this issue have been less explored. in this research, molecular docking interaction simulation and all-atom molecular dynamics (md) simulation were conducted to study the potential inhibitory capability of generally available 21 plant-extracted compounds against the 3clpro enzyme. three compounds with the highest inhibition probability were selected from the molecular docking results and subjected to 100 ns of md simulation to investigate their stability and structural-dynamic-energetic features. beside the complexes stability, the results from the simulation demonstrated that, all our selected three compounds induce n3 comparable structural-dynamics characteristics to 3clpro and, therefore, are expected to have a similar inhibitory ability against this enzyme. compound number 5 was found to have the most favorable binding energy and was proposed as the best plant substitute for n3. the results from this research can be directly used to design experimental research for 3clpro enzyme inhibition, saving the time-financial cost.