医学信息学应用虚拟筛选法筛选抗SARS-CoV-2药物的研究

+医学信息学解锁23（2021）100531应用虚拟筛选法筛选抗SARS-CoV-2的药物Mohammad Rejaur Rahmana，*，Anik Banikb，Ishtiak Malique Chowdhury a，Emran Hossain Sajibb，Sanchita Sarkar ba孟加拉国锡尔赫特农业大学分子生物学遗传工程系&b/孟加拉国锡尔赫特农业大学生物技术遗传工程系&A R T I C L EI N FO保留字：SARS-CoV-2新冠病毒分子对接药物再利用抗病毒药物A B S T R A C TSARS-CoV-2在世界各地引发了一场重大流行病，它是其他传染病中最新流行的一种。药物再利用的概念已被有效地用于许多病毒感染。考虑到形势和紧迫性，针对冠状病毒感染（COVID-19）的药物再利用的想法也在研究中。利用分子对接技术，对SARS冠状病毒2型（SARS-CoV-2）的主要蛋白酶蛋白（MPP）、刺突蛋白胞外结构域（Spike ectodomy）、刺突蛋白受体结合结构域（Spike Receptor Binding Domain）、Nsp 9 RNA结合蛋白（Nsp 9 RNA binding protein）和HR 2结构域（HR 2 domain）进行了29种抗病毒药物的筛选。在这些药物中，就最小结合能而言，茚地那韦、索利夫定、西多福韦和达芦那韦与所有关键蛋白质的对接得分最低。对于ADMET（吸收、分布、代谢、排泄和毒性）分析，通过文献研究检索前4种候选药物的ADMET属性。该分析显示，这些候选药物代谢良好，分布良好，生物利用度高，但有一些不良反应。此外，一些批准的结构类似物，如替比夫定、替诺福韦、安普那韦、福沙那韦等，被预测为类似的药物，也可用于治疗病毒感染。我们强烈推荐这些候选药物作为对抗致命SARS-CoV-2病毒的潜在战士，并建议进行体内试验以验证我们的发现。1. 介绍中国卫生部门于2019年12月31日向世界卫生组织（WHO）通报了中国中部湖北省武汉市发生的重症肺炎病例[1，2]。后来，这种新出现的传染病被命名为2019年新型冠状病毒病（COVID-19），病原体被确定为严重急性呼吸综合征冠状病毒2（SARSCoV-2）[3]。SARS领域的著名科学家石正力博士提出，蝙蝠是SARS-CoV-2的起源[4]，中国的其他研究人员也叙述了中 东呼吸综合征（MERS）和严重急性呼 吸综合征（SARS）等冠状病毒很可能起源于中国的蝙蝠[5，6]。这种SARS-CoV-2是一种有包膜的正义单链RNA（ssRNA）病毒[7]。它属于β-冠状病毒属，与SARS-CoV和MERS-CoV分别具有约79%和50%的遗传相似性[8]。该病毒已变得更加危险，因为人与人之间的传播通过呼吸道，飞沫，特别是当人们密切接触（1 -2米）[ 9-11 ]。这种疾病可能是有症状的、少症状的和无症状的[12]。常见的呼吸道症状疾病包括发热、干咳、呼吸困难、胸痛、疲劳和肌痛。此外，头痛、头晕、腹痛、腹泻、恶心和呕吐是该疾病不太常见的症状[13，14]。出现后，该疾病在世界各地传播得如此迅速和广泛，以至于世卫组织于2020年3月11日宣布其为大流行病。疫情阻碍了主要国家（即中国、英国、美国、俄罗斯、德国、加拿大、意大利、西班牙、法国及其他国家）的强劲卫生部门。截至2020年7月2日，全球共有10，694，288人感染COVID-19，计算死亡人数为516，210人[15]。来自不同国家的研究人员正在尽一切努力开发新的疫苗和抗病药物。许多研究和制药公司正试图开发新的药物和疫苗，* 通讯作者。分子生物学和遗传工程系，锡尔赫特农业大学，锡尔赫特，3100，孟加拉国。电子邮件地址：rejaur.mge@sau.ac.bd（M.R.Rahman）。https://doi.org/10.1016/j.imu.2021.100531接收日期：2020年9月15日;接收日期：2021年1月29日;接受日期：2021年2月3日在线预订2021年2352-9148/©2021的 作者。发表通过 Elsevier 公司这是一个开放接入文章下的CCBY-NC-ND许可证（http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/）中找到。可在ScienceDirect上获得目录列表医学信息学期刊主页：http://www.elsevier.com/locate/imuM.R. Rahman等人医学信息学解锁23（2021）1005312----------先进的实验室[16，17]。然而，由于耗时的过程，需要大约一年的时间才能为患者提供药物和/或疫苗。在这种情况下，重新利用现有药物可以在减轻症状或治疗疾病方面发挥重要作用。在许多研究中，一些药物，如抗疟疾药物（例如，氯喹，羟基氯喹）或抗HIV药物（如洛匹那韦、利托那韦、沙奎那韦）对COVID-19显示阳性结果[18药物再利用，或者称为重新定位，被认为是-这是一种快速识别疾病的重要方法，具有已证实的安全性特征的治疗新型传染病的药物[21这种重新利用策略有效地识别了对抗丙型肝炎病毒感染，寨卡病毒感染和埃博拉病毒等疾病的潜在药物[24，25，26和27]。此外，基于计算机的筛选已经成为减轻抗病毒药物发现的缺点。这种药物筛选的计算方法，包括分子对接，节省了金钱和时间[28，29，30，31和32]。另一方面，目前某些疾病的许可药物，对人类使用是安全的，需要证明是针对目标疾病的有效药物[22，33]。因此，计算机再利用可以是一种很好的方法来识别合适的药物，这些药物靶向SARS-CoV-2的必需蛋白质，例如病毒复制所需的蛋白质或与人类受体结合的蛋白质（ACE 2：血管紧张素转换酶2）。我们目前的研究重点是虚拟筛选各种抗病毒药物批准的食品和药物管理局（FDA）。这些药物针对有希望的靶点进行筛选，即SARS-CoV-2主要蛋白酶（Mpro，PDB ID-6 W 63），其对于病毒复制是非常必要的，以及刺突受体结合结构域（PDB ID-6 MOJ），其需要与人受体ACE 2结合。其他药物靶标包括Nsp 9（非结构蛋白-9）RNA结合蛋白、刺突胞外结构域和HR 2结构域，它们分别参与病毒复制、受体结合和融合以及病毒与细胞膜的融合。研究的FDA批准的抗病毒药物如索利夫定、替拉那韦、扎西他滨、齐多夫定、茚地那韦、奈非那韦、奈韦拉平等显示出抗人类免疫缺陷病毒（HIV）的功效。其他筛选过的药物如三氟尿苷， 缬更昔洛韦，阿糖腺苷， 普利韦， 等 是 使用 为治疗人类疱疹病毒病。 除了这些药物，我们还测试了对甲型流感病毒、乙型流感病毒、乙型肝炎病毒、丙型肝炎病毒、呼吸道合胞病毒（RSV）和其他RNA/DNA病毒有效的药物，以检测它们对SARS-CoV-2的有效性。2. 材料和方法2.1. SARS-CoV-2蛋白/蛋白结构域的提取及抗病毒药物SARS-CoV-2主要蛋白酶（PDB ID：6 W 63）、Nsp 9 RNA结合蛋白（PDB ID：6 W 4 B）、刺突受体结合结构域（PDB ID：6 M0J）、刺突胞外结构域（PDB ID：6VYB）和HR 2结构域（PDB ID：6LVN）的3D结构从RCSB蛋白质数据库中检索[34]。总共有29种以前用于对抗各种病毒的抗病毒药物（例如，HIV、HSV等）以SDS（3D）格式从PubChem数据库（ https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/ ） [35] 收 集 这 些 药 物 也 在DrugBank数据库（https://www.drugbank.ca/）[36]中进行了交叉检查（补充文件2）。然后，使用OpenBabel v2.3程序将检索到的SDS结构转换为PDB格式，以进行进一步分析[37]。2.2. 抗SARS-CoV-2病毒蛋白/蛋白结构域的分子对接及动力学模拟分子对接是一种通过配体-受体复合物的结合亲和力对对接化合物进行排序的有效方法[38利用PatchDock服务器测定了29种抗病毒药物与不同SARS-CoV-2蛋白/蛋白结构域（药物）目标/大分子）[41，42]。对接是在patchdock服务器提供的基于形状的互补原理的对接算法的帮助下进行的。蛋白质的晶体PDB结构通过除去所有的水分子和热分子来制备用于对接的分子[41从该模型中排除了刺突聚糖，因为刺突蛋白N-糖基化在每个位点有规律地发生，这使得它们更加多样和异质[45]。为了优化对接的复合物，采用FireDock优化工具[46]。一个实验研究声称α-酮酰胺（CID 6482451）是SARS-CoV-2的主要蛋白酶抑制剂[47]。因此，它与本研究中用作阳性对照的所有五种大分子对接。最后，使用Discovery Studio v3.1和PyMOL v2.0可视化配体受体复合物[48，49]。 其次，通过对配合物的变形性分析和本征值的计算，确定了配合物结构的稳定性。通过iMOD服务器预测变形性和特征值[50]。使用LARMD服务器在水显式模型中研究了复合物的分子动力学4ns，并从中确定了RMSD和RMSF值[51]。2.3. 抗病毒活性药物典型的候选药物应具有适当的吸收、分布、代谢、排泄和毒性（ADMET）特性，以及对治疗靶点的足够疗效[52]。随着研究药物的批准，从文献研究中检索这些药物的ADMET特性，然后进行分析。2.4. 药物靶点预测和可用的结构类似物对顶级药物进行筛选，以寻找可用于SARSCoV-2治疗的类似潜在药物 。 为 了 预 测 顶 级 药 物 的 可 能 大 分 子 靶 点 ， 使 用 了 Swiss TargetPrediction工具[53]。此外，Swiss-Similarity web工具用于通过筛选预测的顶级药物的同源性来评估对抗SARS-CoV-2的潜在药物分子[54]。该服务器使用多种策略，如FP 2指纹、分光团、电成形和EST-IT，通过对众多存储库的虚拟筛选，预测来自DrugBank的已批准药物，这些药物可在商业上获得 小分子[54]3. 结果3.1. 抗SARS-CoV-2病毒蛋白/蛋白结构域的分子对接及动力学模拟对5种SARS-CoV-2蛋白/蛋白结构域（大分子）和抗病毒药物（配体）的结构进行优化，并进行分子对接，计算所选大分子和配体之间的结合亲和力。基于结合能，对抗病毒药物进行排序，并选择显示最小结合能的药物作为最高评分者（补充文件3）。以这种方式，选择了四个最佳得分者，茚地那韦，索利夫定，西多福韦和达芦那韦进行进一步分析（表1，图1）。索利夫定、达芦那韦和西多福韦与刺突受体的结合亲和力最高 结合域（52.99千卡/摩尔），尖峰01 kcal/mol）和Nsp 9 RNA结合蛋白（52.74 kcal/ mol），而茚地那韦显示出与HR 2结构域（37.42 kcal/mol）和主要蛋白酶（69.23 kcal/ mol）两者的最佳结合亲和力（表1和图2A-2B）。2和3）。此外，Sorivudine还与刺突胞外结构域（52.28 kcal/ mol）和主要蛋白酶（59.62 kcal/mol）具有良好的结 合 相 互 作 用 ， 而 Darunavir 与 刺 突 受 体 结 合 结 构 域 （ 46.88kcal/mol）、Nsp 9 RNA结合蛋白（47.62 kcal/mol）和主要蛋白酶（55.06 kcal/mol）具有相当大的相互作用。我们分析的复合物的观察结果表明，它们中的每一个都具有较低的灵活性倾向，M.R. Rahman等人医学信息学解锁23（2021）1005313表1前五名筛选药物（配体）的结合能分析能源-28.02-2.75Phe593、Met740、Cys743、Gly744、Asp745、Ser746、Asn856、Leu966、Ser975、Val976、Leu977、Asn978、Arg1000Leu368，Tyr369，Asn370，Ser371，Ala372，Ser373，Phe374，Ser375，Thr376，Phe377，Arg403、Asp405、Glu406、Arg408、Gln409、Thr415、Gly416、Lys417、Asn437、Tyr453Ser349，Val350，Tyr351，Ala352，Trp353，Asn354，Arg355，Asp398，Ile410，Ala411，Asn422、Tyr423、Lys424、Leu425、Pro426、Phe429、Thr430、Gly431、Cys432、Val433、Pro463、Phe464、Arg466、Val512、Ser514、Phe515Gly143，Ser144，Cys145，His163，His164，Met165，Glu166，Leu167，Pro168，His172，Val186，Asp187，Arg188，Gln189，Gln192Sorivudine-59.62-19.53 5816 704.90 Thr25，Leu27，His41，Cys44，Thr45，Ser46，Met49，Tyr54，Phe140，Leu141，Asn142，Gly143，Ser144，Cys145，His163，His164，Met165，Glu166，Leu167，Pro168，His172，Asp187，Arg188，Gln189，西多福韦-56.49-18.88 6074 720.90 Thr 24，Thr 25，Thr 26，Leu 27，His 41，Val 42，Cys 44，Ser 46，Met 49，Phe 140，Leu 141，Asn142、Gly143、Ser144、Cys145、His163、His164、Met165、Glu166、His172、Val186、Asp187、Arg188、Gln189、Gln192Thr25，Leu27，His41，Val42，Cys44，Thr45，Ser46，Met49，Phe140，Leu141，Asn142，Ser 144、Cys 145、His 163、His 164、Met 165、Glu 166、His 172、Val 186、Asp187、Arg 188、Gln189，Thr190表现出抗变形能力（图 4：A-i，B-i，C-i，D-i）。达芦那韦-刺突胞外域复合物仅是例外，其显示出一点柔性，并且还具有较低的迁移率（图1B）。 4：E-i）。本征值分别为2.707260× 10- 05、1.080318×10-04、2.243535× 10-05、Sorivudine-刺突受体-结合结构域、Indinavir-主要蛋白酶、Indinavir-HR2结构域、Cidofovir-Nsp 9 RNA结合蛋白和具有刺突胞外结构域的达芦那韦分别为2.116669 x 10-04和6.432246 x 10-07（图2）。 4：A-ii、B-ii、C-ii、Dii和E-ii）。下本征达芦那韦-刺突胞外域复合物所显示的价值使其具有变形性 容易 比 别人 （图 第四章： E-ii）。 的 RMSD 图Sorivudine-刺突受体结合结构域、Indinavir-主蛋白酶和Cidofovir-Nsp 9RNA结合蛋白复合物在1 ns后显示平衡（图4：A-iii、B-iii、D-iii），证明了真实的结合姿势，而Indinavir-HR 2结构域和Darunavir-刺突外膜复合物显示可能由于环区的存在而引起的位波动（图4：C-iii、E-iii）。RMSF图显示复合物的规则原子波动（图4：A-iv、B-iv、C-iv、D-iv），除了达芦那韦-刺突胞外域复合物（图4：A-iv、B-iv、C-iv、D-iv）。4：E-iv）。3.2. ADMET分析选定的顶级药物除西多福韦外，所有的候选药物都显示出良好的生物利用度。地瑞那韦和茚地那韦通过CYP3A4酶广泛代谢，而西多福韦通过细胞酶转化，大分子配体全球Ace评分区域结合位点HR2结构域（6LVN）茚地那韦-37.42-29.12-2.33-1.81514847825082630.20592.80568.60Gln13，Lys14，Ile16，Asp17，Arg18，Asn20，Glu21，Lys24 Gln13，Lys14，Asp17，Arg18，Asn20，Glu21，Lys24 Lys14，Asp17，Arg18，Asn20，Glu21，Lys24刺突受体结合结构域（6M0J）达芦那韦-26.27-49.51-0.43-13.4451026372592.10765.30Lys14，Asp17，Arg18，Asn20，Glu21，Ala23，Lys24，Asn27 Leu95，Leu97，Gln98，Ala99，Gln101，Tyr196，Tyr202、Trp203、Gly205、Asp206、Glu208、Val209、Asn210、Ala396、Lys562、Glu564、索利夫定-52.99-10.466254787.40Pro565，Trp566Leu95、Gln98、Ala99、Gln102、Tyr196、Gly205、Asp206、Glu208、Val209、Asn210、Ala396、Glu398、Lys562、Glu564、Pro565、Trp566Cidofovir-49.19-13.266206795.80Lys94、Leu95、Gln98、Ala99、Gln102、Tyr196、Tyr202、Gly205、Asp206、Tyr207、Glu208、Val209、Asn210、Ala396、Lys562、Glu564、Pro565、Trp566Darunavir-46.88-14.075456667.50Leu95、Gln102、Asn103、Asn194、Tyr196、Tyr202、Trp203、Gly205、Asp206、Tyr207、Glu208、Val209、Ala396、Lys562、Glu564、Pro565、Trp566刺突胞外结构域（6VYB）茚地-37.29-4.097150854.60Arg765、Ala766、Thr768、Gly769、Ile770、Val772、Glu773、Lys776、Glu780、Lys947、Asp950、Gln954、Gln957、Gln1010、Leu1012、Ile1013、Arg1014、Nsp9 RNA结合蛋白（6W4B）茚地-43.27-13.585908755.00Met13、Ser14、Thr36、Lys37、Gly38、Gly39、Arg40、Phe41、Val42、Phe57、Pro58、Lys59、Ser60、Asp61、Ile66、Thr68索利夫定-25.09-10.175506643.50Met13、Gly38、Gly39、Arg40、Phe41、Val42、Phe57、Pro58、Lys59、Ser60、Asp61、Thr63、Ile66Cidofovir-52.74-18.325456683.20Met13，Tyr33，Gly39，Arg40，Phe41，Val42，Phe57，Pro58，Lys59，Ser60，Asp61，Ile66，Thr68Darunavir-47.62-17.905350640.90Met 13、Ser 14、Gly 39、Arg 40、Phe 41、Val 42、Phe 57、Pro 58、Lys 59、Ser60、Asp61、Ile 66、Thr 68主要蛋白酶（6W63）茚地-69.23-21.975584695.70Thr25，Leu27，His41，Val42，Cys44，Thr45，Ser46，Met49，Phe140，Leu141，Asn142，M.R. Rahman等人医学信息学解锁23（2021）1005314索利夫定代谢在动物中较高。这些药物显示出与血浆蛋白的结合能力。在健康人群中，放射性标记的地瑞那韦给药剂量的约79.5%和13.9%分别从粪便和尿液中获得，而尿液中消除的原型茚地那韦比例为粪便中约11%，>47%。 西多福韦和索利夫定通过肾脏大量排出，并在尿液中几乎不变地排出。这些药有一定的抗氧化作用。已报告使用地瑞那韦的有限细胞毒性和药物诱导的肝炎（例如急性肝炎、细胞溶解性肝炎）。未检测到茚地那韦的细胞毒性，但它可引起血清转氨酶水平的一过性和通常不对称性升高。此外，它可导致间接胆红素浓度轻度升高，从而产生急性肾衰竭的风险。西多福韦产生肾毒性的风险，并且基于动物研究，它具有致癌潜力，而没有肝毒性。最后，Sorivudine与5-氟尿嘧啶抗癌药物联合给药时显示出致死作用（表2）。3.3. 药物库中药物作用靶点及结构类似物的预测预测针对顶级药物的有效药物靶点，揭示了其他一些可能具有抗SARS CoV 2潜力的类似药物。最大的靶标属于蛋白酶、转移酶和酶类。M.R. Rahman等人医学信息学解锁23（2021）1005315图1.一、茚地那韦（A）、索利夫定（B）、西多福韦（C）和达芦那韦（D）的化学结构。图二. 索利夫定与刺突受体结合结构域（A）、茚地那韦与主要蛋白酶（B）、茚地那韦与HR2结构域（C）、西多福韦与Nsp9 RNA结合蛋白（D）和（E）达芦那韦与刺突胞外域的分子相互作用。其他靶类别包括电化学转运蛋白、细胞色素p450、A家族G蛋白偶联受体、磷酸二酯酶、氧化还原酶、转移酶DNA聚合酶α亚基转移酶等（表3，图5）。化学信息学中最重要的概念之一，特别是对于药物设计，是化学相似性[73]。DrugBank中，采用基于配体的筛选策略（表4）。喹那普利（DB00881）和西罗莫司（DB 00877），两种批准的药物以及实验药物L-756，423（DB 02009），被发现与茚地那韦类似，评分分别为0.048、0.014和0.906。Sorivudine预测两个这一概念已成功并广泛应用于识别，类似批准药物，Telbivudine（DB01265）和IdoX尿苷具有生物学重要性的各种靶点的新型抑制剂的研究[74预测结构相似的生物活性小分子化合物，（DB00249），而西多福韦预测替诺福韦（DB00300）和核黄素（DB00140）为类似的批准药物。此外，Darunavir还M.R. Rahman等人医学信息学解锁23（2021）1005316----图三. Sorivudine与刺突受体结合结构域的配体结合位点（A），Indinavir与主要蛋白酶的配体结合位点（B），Indinavir与HR2结构域的配体结合位点（C），Cidofovir与Nsp9 RNA结合蛋白的配体结合位点（D）和（E）Darunavir与刺突胞外域的配体结合位点。预测了两种类似的批准药物，安普那韦（DB00701）和福沙那韦（DB01319）。这些相似性结果表明这些相关药物对SARS-CoV-2的有效性，并建议进一步的实验研究。4. 讨论SARS-CoV-2属于一组可以污染人类和脊椎动物的病毒。目前还没有记录或批准的有效药物或疫苗用于治疗SARS-CoV-2感染的患者。然而，在调查阶段有一些候选人，但其中许多人提出了有争议的问题[4，80]。本研究采用分子对接的方法筛选并推荐了一些FDA批准的抗病毒药物作为SARS-CoV-2的抑制剂。该研究表明，茚地那韦、索-伊夫定、西多福韦和达芦那韦及其顶级衍生物可能 对SARS-CoV-2有效。药物再利用是计算药理学在寻找现有药物新用途方面令人兴奋的应用之一。基于计算机的分析可以加快药物靶点的识别，并促进候选药物的筛选和改进。它还简化了副作用的检测，并发现了耐药性的模式。抗病毒药物如Ledipasvir、Elbasvir、Nelfinavir、Danoprevir、Darunavir、lopinavir和ritonavir先前被用作HCV和HIV的抑制剂[81]。洛匹那韦、利托那韦和奈非那韦在早期研究中被报道为潜在的候选药物，这些研究使用了靶向SARS-CoV-2的主要蛋白酶蛋白（Mpro）的再利用策略[82]。此外，最近的一项研究集中在α-酮酰胺作为Mpro抑制剂，以阻止-[ 47 ]这 主要蛋白酶蛋白（Mpro）或SARS-CoV-2的RNA依赖性RNA聚合酶作为可能的药物靶点在几乎所有先前的实验中。在本研究中，我们评估了29种FDA批准的市售抗病毒药物对SARS-Cov-2主要蛋白酶（6 W 63）、刺突胞外结构域（6VYB）、刺突受体结合结构域（6 M0 J）、Nsp 9（非结构蛋白-9）RNA结合蛋白（6 W 4 B）和HR 2结构域的效力 （6LVN）使用 分子对接 方法[83]。SARS-CoV-2Mpro是设计Covid-19药物的理想药理学靶标，因为Mpro多聚蛋白的切割促进解旋酶和RNA依赖性RNA聚合酶（RdRp）的形成，这是启动病毒复制的先决条件[84，85]。此外，人蛋白酶没有类似于冠状病毒蛋白酶的切割特异性，这就是为什么这些蛋白质的抑制剂被认为是安全的[47]。ORF1a编码参与病毒RNA合成的Nsp9 RNA结合蛋白。Nsp9可能是从蛋白酶进化而来的，它是一种二聚体蛋白。这种Nsp9与可能对其功能至关重要的nsp8通信。病毒复制复合物也与膜连接，在这种情况下，Nsp9起辅助作用。在复制复合物中，Nsp9可能作为一个推定的组分具有RNA结合活性。通过这种方式，它通过与单链RNA结合而在病毒复制中产生差异。此外，SARS-Cov-2具有表面结构刺突糖蛋白（S），其在与细胞受体结合以及随后病毒进入细胞中中起关键作用。S蛋白由两个亚基组成，S1（受体结合）和S2（膜融合）结构域[40]。能够实现膜融合亚基中HR1和HR2结构域之间的相互作用 通过受体结合亚基与受体的连接，并形成SIX-螺旋束。这种构象转变导致了导致病毒-细胞膜融合的融合肽的并置[86].因此，刺突蛋白与人ACE 2和CLEC 4 M/DC-SIGNR受体结合，并且病毒内化到宿主细胞内体中导致S糖蛋白的构象变化[87]。因此，这些大分子都是再利用研究的潜在目标。基于全局能量，在我们研究的29种药物中，有4种药物对我们的靶向大分子显示出相对较好的结合亲和力。茚地那韦与SARS-CoV-2主要蛋白酶（69.23 kcal/mol）和HR 2结构域（37.42 kcal/ mol）的结合亲和力最高。其余三种候选药物，即索利夫定、西多福韦和达芦那韦，与Spike受体 结 合 结 构 域 （ 52.99 kcal/mol ） 、 Nsp 9 RNA 结 合 蛋 白 （ 52.74kcal/mol）和Spike受体结合结构域（52.99 kcal/mol）具有最高的结合亲和力。 胞外域（-68.01 kcal/mol）。 的配体在Nsp 9的38-68区域显示最高的结合相互作用M.R. Rahman等人医学信息学解锁23（2021）1005317见图4。分子动力学：变形性分析：A-i）具有刺突受体结合结构域的索利夫定，B-i）具有主要蛋白酶的茚地那韦，C-i）具有HR 2结构域的茚地那韦，D-i）具有Nsp 9 RNA结合蛋白的西多福韦和（E）具有刺突胞外域的达芦那韦;特征值：A-ii）具有刺突受体结合结构域的索利夫定，B-ii）具有主要蛋白酶的茚地那韦，C-ii）具有HR 2结构域的茚地那韦，D-ii）具有Nsp 9 RNA结合蛋白的西多福韦和E-ii）具有刺突胞外域的达芦那韦; RMSD图：A-iii）具有刺突受体结合结构域的索利夫定，B-iii）具有主要蛋白酶的茚地那韦，C-iii）具有HR 2结构域的茚地那韦，D-iii）具有Nsp 9 RNA结合蛋白的西多福韦和E-iii）具有刺突胞外域的达芦那韦; RMSF图：A-iv）具有刺突受体结合结构域的索利夫定，B-iv）具有主要蛋白酶的茚地那韦，C-iv）具有HR 2结构域的茚地那韦，D-iv）具有Nsp 9 RNA结合蛋白的西多福韦和E-iv）具有刺突胞外域的达芦那韦。RNA 结 合 蛋 白 （ 6W4B ） ， 其 中 Gly38 、 Gly39 、 Phe41 、 Val42 、Phe57、Pro58、Ile66和Thr68最占优势。再次，从94至99和从563至566区域的残基被鉴定为刺突受体结合结构域（6M0J）的上表面热点，其中位置Lys94、Leu95、Tyr196、Asp 206、Lys562、Pr 〇 565和Trp566是最主要的（表1）。最佳候选物与MPP的活性口袋很好地拟合 ，其 中 几个 疏水 氨 基酸 残 基， 包 括Met49， Gly143 ， Cys145和Met165，组成相对较长的氨基酸残基。疏水环境可能有助于稳定其在本研究中，我们揭示了top的分子相互作用，具有SARS-CoV-2关键蛋白的候选药物（图1A和1B）。2和3;表1）。每个配体的结合位点位于SARS-CoV-2主要蛋白酶蛋白的催化结构域[88]。在常见的结合残基中，His41和Cys145形成催化二联体，其充当底物识别位点[7，88]。Nsp9蛋白的关键结合位点（39-此外，我们针对SARS-CoV-2刺突蛋白的三个不同结构域蛋白质，所有这些都在病毒进入宿主细胞的机制中发挥重要作用[90]。为了揭示所研究的SARS-CoV-2蛋白的药物表面热点，分析了对接复合物的结构构象。已经研究了与其各自位置相互作用的配体结合残基的模式（表1）。结果表明，SARS CoV-2主要蛋白酶蛋白（6 W 63）第41 ~ 54位和第142 ~ 190位氨基酸对结合作用有重要意义。此外，对接复合物形成于His41、Cys44、Met49、Gly143、Asn142、Cys145和Met165在最大情况下。茚地那韦是一种α-氨基酸酰胺蛋白酶抑制剂，用于治疗人类免疫缺陷病毒（HIV）感染。茚地那韦通过与蛋白酶的活性位点结合来抑制酶活性这种抑制通过阻止病毒多蛋白的裂解促进未成熟的非感染性病毒颗粒的形成[91]。索利夫定是一种抗代谢物，是胸苷激酶活性的合成类似物，可诱导索利夫定在体内磷酸化，并被吸收到病毒DNA中，而不是正确的核苷[92]。因此，病毒DNA不能复制，病毒不能生长，因为索利夫定是DNA聚合酶的竞争性抑制剂。西多福韦是一种核苷酸类似物，对慢性乙型肝炎和巨细胞疱疹病毒（CMV）视网膜炎感染有活性。它通过抑制病毒DNA聚合酶选择性地发挥作用因此，西多福韦减少了病毒DNA的合成达芦那韦是一种非肽类蛋白酶抑制剂，具有独特的化学结构，可增强药物的结合亲和力[93]。这种抗病毒药物通过与导致催化活性停止的酶结合和HIV-1蛋白酶的二聚化来防止HIV复制。具体地，它通过阻断成熟病毒颗粒的形成来抑制病毒感染细胞中HIV编码的Gag-Pol蛋白的切割，所述成熟病毒颗粒是[94 ]第94话传染病分子动力学研究结果表明，复合物具有较高的本征值，并且在RMSD和RMSF图中几乎有规律地波动（图4）。ADMET数据在药物开发项目中至关重要，无论是通过体外、体内还是计算方法确定，M.R. Rahman等人医学信息学解锁23（2021）1005318表2这些批准药物的ADMET特性。性能Darunavir茚地Cidofovir索利夫定生物利用一种药物的绝对口服生物利用度口服后，茚地那韦西多福韦口服生物利用度差BV-araU显示良好单次600 mg剂量的地芦那韦在空腹状态下迅速吸收（70%）（5%），因此，生物利用度[58]。每天两次100毫克利托那韦[56]第50段。静脉注射[57]。分别为37%和82%。的口服地瑞那韦的生物利用度是增加了约30%，食物[55]。分布达芦那韦似乎与血清蛋白质，特别是α1-酸性糖蛋白[59]，95%与血浆结合蛋白质[60]。代谢达芦那韦被CYP3A4酶广泛代谢[60]。茚地那韦的血浆蛋白结合率约为60%[56]。茚地那韦通过细胞色素P-450-CYP 3A 4同工酶进行广泛代谢[62，63]。西多福韦与血浆蛋白的结合可以忽略不计（7%）[57]。西多福韦通过细胞酶转化为具有生 物 活 性 的 西 多 福 韦 二 磷 酸 盐[64]。经口给药后在血浆中发现[61]。它们在动物体内的代谢率更高[58]。EX cretion致xicity在健康人群中，当同时加入利托那韦时，在粪便和尿液中分别获得约79.5%和13.9%的放射性标记的地瑞那韦给药剂量[55]。• 有限的细胞毒性[55]。• 药物性肝炎（如急性肝炎、细胞溶解性肝炎）已被与达芦那韦一起报道[55]。• 尚未在肾损害患者中研究达芦那韦[55]。在健康人群中，尿液中消除的原型茚地那韦比例约为11% [65]，粪便中的代谢物占>47%[56]第50段。• 未检测到茚地那韦前药的细胞毒性[67]。• 茚地那韦可引起一过性和通常无症状的血清浓度转氨酶水平和间接胆红素浓度轻度升高[68]。• 急性肾衰竭的风险[69]。西多福韦通过肾脏大量排泄，并且几乎完全以原型药物的形式在尿液中消除（24小时内>90%）[66]。• 肾毒性风险[66]。• 根据动物研究，具有致癌潜力[70]。• 无肝毒性[71]。尿排泄量较高[58]。当与5-氟尿嘧啶抗癌药物共同给药时显示出致死作用[72]。表3茚地那韦、索立夫定、西多福韦和达芦那韦的预测药物靶点药物靶点通用名称UniProtIDChEMBL ID目标类别概率 *Indinavir Multidrug and toX in extrusion protein 1 SLC47A1 Q96FL8 CHEMBL1743126电化学转运蛋白蛋白质2 SLC47A2 Q86VL8 CHEMBL1743127电化学转运蛋白中的多药和toX神经激肽2受体TACR2 P21452 CHEMBL2327家族A G蛋白偶联受体肾素REN P00797 CHEMBL286蛋白酶Sorivudine胸苷激酶，胞质TK1 P04183 CHEMBL2883转移酶胞苷脱氨酶CDA P32320 CHEMBL4502酶胸苷激酶，线粒体TK2 O00142 CHEMBL4580酶西多福韦胸苷磷酸化酶TYMP P19971 CHEMBL3106酶次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖基转移酶HPRT1 P00492 CHEMBL2360酶嘌呤核苷磷酸化酶PNP P00491 CHEMBL4338酶达芦那韦组织蛋白酶D CTSD P07339 CHEMBL2581蛋白酶细胞色素P450 3A4 CYP3A4 P08684 CHEMBL340细胞色素P450补体因子D CFD P00746 CHEMBL2176771蛋白酶由于ADMET数据不佳，许多药物开发项目以前在临床试验期间失败[95]。这些药物的ADMET分析表明，这些药物代谢良好，分布良好，生物利用度高，但有一些不良反应。大多数的目标阶级为顶端候选药物属于酶类，例如电化学转运蛋白、蛋白酶、转移酶、A家族G蛋白偶联受体等，（见表3）。配体 基于 药物 相似性 分析 识别 三个结构M.R. Rahman等人医学信息学解锁23（2021）1005319表4图五. 茚地那韦（A）、索利夫定（B）、西多福韦（C）和达芦那韦（D）的药物靶点预测。5. 结论来自药物库的结构相似的生物活性分子药物相似结构药物库id名称评分状态茚地那韦喹那普利DB00881 0. 048 已批准西罗莫司DB00877 0.014获批结果表明，茚地那韦、索利夫定、西多福韦和达芦那韦可能对抗SARS-CoV-2感染。此外，来自DrugBank的几种生物活性结构类似物，即Tel-比夫定、替诺福韦、福沙那韦、替诺福韦等，也可能是一种索里武金L-756，423 DB 02009 0.906 EX实验对病毒病原体有很强的抵抗力。我们强烈推荐这些药物。替比夫定DB 01265 0.933获批候选人作为潜在的战士，因为有希望的结果，并参考Cidofovir碘代尿苷DB00249 0.863已批准体内试验来验证我们的发现。替诺福韦DB00300 0.811已批准核黄素DB00140 0.