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二磷酸核糖基 GS-441524 衍生物作为 SARS-CoV-2 和其他病毒大结构域的纳摩尔结合物和荧光偏振示踪剂。

GS-441524-Diphosphate-Ribose Derivatives as Nanomolar Binders and Fluorescence Polarization Tracers for SARS-CoV-2 and Other Viral Macrodomains.

机构信息

Department of Chemistry and Chemical Biology, Cornell University, Ithaca, New York 14853, United States.

Department of Molecular Biology and Genetics, Weill Institute for Cell and Molecular Biology, Cornell University, Ithaca, New York 14853, United States.

出版信息

ACS Chem Biol. 2024 May 17;19(5):1093-1105. doi: 10.1021/acschembio.4c00027. Epub 2024 Apr 22.

DOI:10.1021/acschembio.4c00027
PMID:38646883
原文链接:https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC11106745/
Abstract

Viral macrodomains that can bind to or hydrolyze protein adenosine diphosphate ribosylation (ADP-ribosylation) have emerged as promising targets for antiviral drug development. Many inhibitor development efforts have been directed against the severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 macrodomain 1 (SARS-CoV-2 Mac1). However, potent inhibitors for viral macrodomains are still lacking, with the best inhibitors still in the micromolar range. Based on , a remdesivir precursor, and our previous studies, we have designed and synthesized potent binders of SARS-CoV-2 Mac1 and other viral macrodomains including those of Middle East respiratory syndrome coronavirus (MERS-CoV), Venezuelan equine encephalitis virus (VEEV), and Chikungunya virus (CHIKV). We show that the 1'-CN group of promotes binding to all four viral macrodomains tested while capping the 1″-OH of -diphosphate-ribose with a simple phenyl ring further contributes to binding. Incorporating these two structural features, the best binders show 20- to 6000-fold increases in binding affinity over ADP-ribose for SARS-CoV-2, MERS-CoV, VEEV, and CHIKV macrodomains. Moreover, building on these potent binders, we have developed two highly sensitive fluorescence polarization tracers that only require nanomolar proteins and can effectively resolve the binding affinities of nanomolar inhibitors. Our findings and probes described here will facilitate future development of more potent viral macrodomain inhibitors.

摘要

病毒宏结构域可以结合或水解蛋白的腺苷二磷酸核糖基化(ADP-核糖基化),已成为抗病毒药物开发的有前途的靶点。许多抑制剂开发工作都针对严重急性呼吸综合征冠状病毒 2 宏结构域 1(SARS-CoV-2 Mac1)。然而,仍然缺乏有效的病毒宏结构域抑制剂,最好的抑制剂仍处于微摩尔范围内。基于瑞德西韦前体和我们之前的研究,我们设计并合成了 SARS-CoV-2 Mac1 以及其他病毒宏结构域(包括中东呼吸综合征冠状病毒(MERS-CoV)、委内瑞拉马脑炎病毒(VEEV)和基孔肯雅病毒(CHIKV))的有效结合物。我们发现,1'-CN 基团促进了与所有四种测试的病毒宏结构域的结合,而用简单的苯基环封闭-diphosphate-ribose 的 1″-OH 进一步有助于结合。结合这两个结构特征,最好的结合物对 SARS-CoV-2、MERS-CoV、VEEV 和 CHIKV 宏结构域的结合亲和力比 ADP-核糖基提高了 20 至 6000 倍。此外,基于这些有效的结合物,我们开发了两种高灵敏度的荧光偏振示踪剂,仅需要纳摩尔级的蛋白质,并且可以有效地分辨纳摩尔抑制剂的结合亲和力。我们在这里描述的发现和探针将有助于未来开发更有效的病毒宏结构域抑制剂。

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