Proteazy, SARS-CoV-2, dimeryzacja, inhibitory, HTS
Proteases, SARS-CoV-2, dimerization, inhibitors, HTS
Pandemia COVID-19, wywołana przez wirusa SARS-CoV-2 stanowiła jedno z największych globalnych wyzwań zdrowotnych XXI wieku. Wśród kluczowych elementów replikacji wirusa SARS-CoV-2 należy wymienić dwie proteazy: PLᵖʳᵒ i Mᵖʳᵒ. Z uwagi na pełnione funkcje oraz wysoką konserwatywność obu proteaz, stanowią one atrakcyjny cel do opracowywania nowych środków przeciwwirusowych. W ramach pracy przeprowadzono badania mające na celu lepsze zrozumienie roli proteaz wirusa SARS-CoV-2 jako celów terapeutycznych, w szczególności poszerzenie wiedzy dotyczącej procesu dimeryzacji Mᵖʳᵒ, a także identyfikację potencjalnych inhibitorów PLᵖʳᵒ. Za pomocą szeregu metod, tj.: testy enzymatyczne, fotometria masowa, termoforeza mikroskalowa, krystalografia rentgenowska czy analizy insilico, scharakteryzowano aktywność, zdolność do dimeryzacji czy stabilność 6 mutein (mutacje Arg4 i Arg298) oraz wersji natywnej proteazy Mᵖʳᵒ. Na podstawie otrzymanych struktur krystalograficznych przeprowadzono analizę strukturalną, obejmującą m.in. symulacje dynamiki molekularnej. W ramach badań przeprowadzono także testy HTS unikalnej biblioteki związków, w celu identyfikacji cząstek wykazujących właściwości hamujące aktywność proteazy PLᵖʳᵒ. Przeprowadzone w pracy badania pozwoliły na scharakteryzowanie roli i istotności reszt bezpośrednio zaangażowanych w dimeryzację Mᵖʳᵒ. Ponadto, zidentyfikowano związek wykazujący właściwości hamujące aktywność enzymatyczną proteazy PLᵖʳᵒ wirusa SARS- CoV-2, który może stanowić podstawę do tworzenia skutecznych terapii przeciwwirusowych.
The CCMD-19 pandemie, caused by the SARS-CoV-2 virus, represented one of the greatest global health challenges of the 21ˢᵗ century. Among the key elements of SARS-CoV-2 virus replication are two proteases, PLᵖʳᵒ and Mᵖʳᵒ. Due to their functions and the high conservativeness of both proteases, they are attractive targets for the development of new antiviral agents. In this work, studies were conducted to better understand the role of SARS-CoV-2 virus proteases as therapeutic targets, in particular, to expand our knowledge of the Mᵖʳᵒ dimerization process, as well as to identify potential PLᵖʳᵒ inhibitors. Using a rangę of methods, i.e. enzyme assays, mass photometry, microscale thermophoresis, X-ray crystallography or in silico analyses, the activity, dimerization ability or stability of 6 muteins (Arg4 and Arg298 mutants) and the native yersion of the Mᵖʳᵒ protease were characterized. Based on the obtained crystallographic structures, structural analysis was carried out, including molecular dynamics simulations. The study also included HTS testing of a unique library of compounds to identify molecules exhibiting inhibitory properties of PLᵖʳᵒ protease activity. The studies conducted in this work allowed characterizing the role and relevance of residues directly involved in Mᵖʳᵒ dimerization. In addition, a compound exhibiting properties that inhibit the enzymatic activity of the PLᵖʳᵒ protease of SARS-CoV-2 virus was identified, which may provide a basis for developing effective antiviral therapies.
