医学信息学解锁21（2020）100484葫芦素作为抗冠状病毒潜在治疗药物的合理机制2019Neha Kapoora，*，Soma Mondal Ghoraib，Prem Kumar Kushwaha c，Richa Shukla d，Charu Aggarwalb，Rakeshwar Banzahor ea印度德里大学印度学院化学系，德里，110007，印度b德里大学印度学院动物学系，德里，110007，印度cBirla Institute of Technology，Mesra，Ranchi，835215，Indiad印度信息技术学院应用科学系，印度阿拉哈巴德，211015eIntegrated Product Development，Innovation Plaza，Dr. ReddyA R T I C L EI N FO关键词：冠状病毒-2019葫芦素分子对接ADME/毒性分析A B S T R A C T2019年，强有力的人畜共患病毒严重急性呼吸道综合征冠状病毒2（SARS-CoV-2）开始在全球范围内肆虐，导致世界卫生组织（WHO）于2020年3月11日宣布其为大流行病。尽管目前全世界正在进行广泛的研究以了解SARS-CoV-2的分子机制和疾病致病性，但仍有许多细微差别需要阐明。因此，开发适当的疫苗或治疗药物来对抗2019冠状病毒（COVID-19）极具挑战性。这些情况需要多方面的方法来确定对抗COVID-19的药物的合适竞争者。在这种情况下，研究在食品、香料和饮料中发现的天然化合物可以发现铅分子，这些分子可以被重新用于治疗COVID-19。利用多种相关工具和模拟筛选方法研究了16种葫芦素类似物对SARS-COV-2主要蛋白酶蛋白（MPRO） 、血 管紧 张素 转 换酶2（ ACE 2） 结合 受体 、非 结 构蛋 白12（ NSP 12） RNA依 赖性 RNA聚 合酶（RDRP）、NSP 13解旋酶和JANUS激酶2（JAK 2）/信号转导子和转录激活子3（STAT 3）通路的活性。所有的关键蛋白质被发现有效地结合只有葫芦素G 2-葡萄糖苷和葫芦素H具有最低的全球能源。此外，还分析了所有葫芦素的吸收、分布、代谢和排泄（ADME），以探索其药物特征。葫芦素G 2-葡萄糖苷和H显示出最好的命中，所有的类似物没有显示出不利的性质，将减少他们的药物相似性的能力。目前研究的令人鼓舞的结果可能为未来研究和开发针对SARS-CoV-2的有效措施和预防药物1. 介绍在过去的二十年里，人类一直在努力应对许多病毒的人畜共患致病株的传播，例如2002年的严重急性呼吸道综合征冠状病毒（SARS-CoV），随后是2012年的中东呼吸道综合征相关（MERS）-CoV，死亡率分别约为10%和36%[1]。尽管死亡率较低，但2020年SARS-CoV-2的出现预示着一种高传染性和致病性的β冠状病毒株的传播，导致急性呼吸窘迫综合征（ARDS），通常导致肺功能障碍，心律失常和死亡。到目前为止，还没有针对SARS-CoV-2的可上市的抗病毒剂或疫苗。发展中SARS-CoV-2诱导的2019冠状病毒病（COVID-19）的治疗需要完全阐明病毒感染模式的病理学和分子机制。因此，了解和确定针对SARS-CoV-2和人类蛋白质的药物设计的潜在靶标至关重要，无论它们在何处相互作用。从天然来源中寻找具有生物学前景的化合物可能是开发抗SARS-CoV-2药物的替代策略。尽管目前正在考虑一些候选药物作为SARS-CoV-2的有效抗病毒药物，但我们相信，对来自天然化合物的小分子候选药物的评估可能提供持久的、广谱的宿主导向疗法。早期的研究表明，葫芦素具有* 通讯作者。电子邮件地址：nehakapoor@hindu.du.ac.in（N.Kapoor）。https://doi.org/10.1016/j.imu.2020.100484接收日期：2020年8月22日;接收日期：2020年11月20日;接受日期：2020年11月20日2020年11月25日网上发售2352-9148/©2020的 自行发表通过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/imuN. Kapoor等人医学信息学解锁21（2020）1004842+对单纯疱疹病毒（HSV）-1的[2]因此，可能有潜力被开发为抗COVID-19的抗病毒药物。传统信仰以及科学证据已经证明，西葫芦是葫芦科最古老的已知栽培物种，具有巨大的药用和营养价值[3]。西半球原产的葫芦科的其它种类包括黄瓜、蜜瓜、哈密瓜、西瓜和西葫芦.迄今为止，已从这些物种中分离出六种葫芦素（B，D，E，E葡糖苷，Iso B和Iso D）。葫芦素是四环三萜类化合物，这些植物的果实和种子都被用作传统药物。已知具有高类胡萝卜素含量和低脂肪含量的纸浆具有有益的生理和免疫调节功能[4，5]。南瓜种子具有营养特性，各种元素的含量，如抗氧化维生素，生育酚和类胡萝卜素[6，7]。它们还已知含有蛋白质、多不饱和脂肪和植物甾醇[8，9]。最近，葫芦素B、E和D显示出对牛病毒性腹泻病毒（BVDV）、丙型肝炎病毒（HCV）[10]和HSV [11]具有强效抗病毒活性。在当前前所未有的COVID-19大流行时期，迫切需要探索葫芦素等天然化合物的作用，仔细弥合我们对SARS-CoV-2和人类所有相互作用蛋白质的理解差距将促进这一过程。已经进行了许多战略尝试来干扰冠状病毒复制周期中的不同步骤。先前的爆发，如SARS-CoV和MERS的爆发，已经训练我们靶向参与病毒复制的关键酶，如蛋白酶、聚合酶和解旋酶，作为有吸引力的治疗方法[12]。一些具有蛋白酶和聚合酶相关作用机制的抗病毒药物正在研究中，以对抗SARS-CoV-2感染。一个例子是Remdesivir，它是一种核苷类似物和冠状病毒RNA依赖性RNA聚合酶（RdRp）的抑制剂[13]。酶动力学表明，三磷酸瑞德西韦（RDV-TP）与天然ATP竞争，对位置（i）的选择性高4倍，因此抑制位置（i 5）的RNA合成。这一过程延迟了链终止，并且是药物靶向治疗中的合理机制SARS-CoV RdRp复合物[14因此，在本研究中，我们将葫芦素分子与RDV进行了比较，以评估其适用性。作为SARS-CoV RdRp复合物靶点的能力。葫芦素也被研究为靶向SARS-CoV-2的Mpro的潜在先导分子，Mpro是介导病毒复制和转录的主要酶[17]。使用基于结构的虚拟和高通量筛选的组合技术，已显示无数的生物活性化合物、天然化合物药物候选物和再利用药物抑制Mpro蛋白酶[18]。冠状病毒上的各种包膜蛋白如S、M和E表现出广泛的变异性，但NSP非常保守，包括蛋白解旋酶（NSP 13），首先在SARS-CoV中被研究，是一种NTP依赖的5′至3′方向酶，其转化双链寡核苷酸 (RNA或 DNA） 通过 催化 的退绕 成单strands [19，20].因此，通过靶向ATP结合或直接NTR活性、与解旋酶结合的核酸和阻断活性如解旋酶易位，NSP 13活性的抑制剂提供了针对冠状病毒（包括SAR-CoV-2）的潜在治疗选择。一些天然化合物如苯并三唑、咪唑、咪唑二氮杂卓、吩噻嗪、喹啉、蒽环类、三苯基甲烷、环庚三烯酚酮、吡咯、吖啶酮、小肽和香蕉素衍生物正在考虑作为NSP13活性的有效抑制剂。葫芦素也被用作解旋酶的抑制剂研究表明，血管紧张素转换酶2（ACE2），金属肽酶能够结合SARS-CoV“S“蛋白的S1结构域还表明相关酶ACE1不与S1结构域结合，ACE 2受体是SARS-CoV的唯一功能性受体[21，22]。已知SARS-CoV-2 S蛋白的进入被抗ACE-2抗体阻断[23]。最近，输注恢复期抗体的血浆疗法已用于治疗严重的COVID-19患者[24]。我们进行了计算机模拟分析，以确定葫芦素是否会破坏病毒与ACE 2受体之间的相互作用，从而可能成为COVID-19的潜在有效疗法最后，我们还试图研究SARS-CoV-2中介导促炎细胞因子释放感染 已知白细胞介素（IL）-6、IL-1β和IL-12的释放引起细胞因子风暴，在急性病症患者中诱导多器官衰竭。这些细胞因子从各种先天免疫细胞（单核细胞、中性粒细胞和NK细胞）释放，这些细胞因子又通过JAK/STAT途径激活T淋巴细胞[25]。 因此，JAK/STAT通路的拮抗剂可能与减少细胞因子风暴相关，从而挽救生命。在本研究中，葫芦素也被探索作为相关信号通路的抑制剂2. 分子模拟方法2.1. 配体和蛋白质制备选择葫芦素用于筛选针对SARS-CoV-2的活性，并且从PubChem（ https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/ ） 以 SDF 格 式 检 索 其 三 维（3D）结构。葫芦素的3D结构被最小化，保留指定的手性，使用ligprep/maestro和epik的默认力场OPLS 3以在默认pH下产生可能的状态选择的葫芦素靶向SARS-CoV-2 NSP 12（蛋白质数据库[PDB] Id 6NUR）[14]与结合的辅因子NSP 7和NSP 8，主要蛋白酶（PDB Id 6LU7），JAK 2（PDB Id 4GFM），ACE 2（PDB Id 6VW 1）和NSP 13解旋酶（6 NUL）的分子这些蛋白质结构从PDB（http：//www.rcsb.org/pdb），并使用Schrodinger 2020-2中的Maestro 12.4的向导功能从蛋白质制备中制备。通过选择默认选项并用prime填充缺失的侧链和环来预处理蛋白质的3D结构。此外，结构 是 改性 去除热量/水 内5 ，以及最后，通过分配H-键，在3 μ m内去除水，并通过选择OPLS 3力场进行约束最小化来进行改进。2.2. 网站地图分析使用sitemap maestro套件的标准默认参数设置构建蛋白质结合位点。该位点图还便于表征结合位点中的疏水性、亲水性、氢供体和氢受体残基。确定了排名靠前的潜在结合位点，结合位点的选择基于Dscore值>1。2.3. 受体网格生成和配体对接通过使用maestro suite的默认参数设置生成受体网格。预测的位点图结合位点用于受体网格生成，并且进一步预测的受体网格用于配体对接。使用Maestro的配体对接任务的标准默认参数设置进行对接计算，其中葫芦素以额外的精度与XP描述符信息一起对接到预测的受体网格中。配体采样保持灵活，而蛋白质被认为是刚性结构，并应用epik状态罚分最后，对于输出文件，选择姿势查看器文件，并执行对接后最小化。最佳停靠分数被确定为“命中”。 Pymol 2.4.0也用于可视化和图形生成。N. Kapoor等人医学信息学解锁21（2020）1004843-2.4. 葫芦素类新药的药物处置分析药物性能和药理学功效受到四个主要参数的关键影响：吸收、分布、代谢和排泄（ADME）。预先了解药物的ADME和毒理学（ToX）参数，可以控制药物的药理活性和药代动力学。因此，药理学和有效性主要通过分析影响药物剂量动力学和与生物体组织接触的因素来测量。在这项研究中，我们使用maestro 12.4的qikprop函数来确定所有16种葫芦素类似物的ADME/ToX特性。服务器不仅通过预测与具有已知半数致死剂量（LD50）的化合物的2D相似性，而且通过绘制片段和分子相似性以及片段趋势的相似性来仔细预测毒性终点。3. 结果3.1. 抗SARS-CoV-2考虑到葫芦素已知的治疗活性并使用XP对接方法，我们鉴定了所有已知的葫芦素，其结构可用于抑制冠状病毒生命周期中的多个靶标和步骤（表1）。 在本研究中，我们选择了16个已知结构构型的最佳葫芦素，命名为A，B，C，D，E，F，G，H，I，J，K，L，O，P，Q，R和S（图10）。① 的人。基于结合亲和力和基于结构的潜力，我们表1使用有效的程序进行虚拟筛选，以鉴定配体命中并对作为候选药物的葫芦素进行先导优化。我们对接了16个潜在的候选人，并安排了一个同源系列的结合亲和力预测使用的方法，如大环的姿势预测通过接合多肽，预测蛋白质-配体复合物的几何形状，和自由能扰动或MM-GBSA。因此，我们确定了可能与葫芦素结合良好的关键分子。因此，基于基于结构的虚拟筛选和用于最有效的配体对接的诱导拟合对接方案，我们确定了SARS-CoV-2和宿主相互作用的最重要的功能细胞机制。它们是SARS-CoV-2聚合酶，NSP 12（已知直接提供正义RNA，增加蛋白质合成速率）;活性病毒蛋白酶，Mpro; COVID-19蛋白质，NSP 13解旋酶（已知用于修复细胞成分）和宿主3.2. 葫芦素抑制JAK 2信号传导和SARS-CoV-2 Mpro位点图显示，当所有筛选的葫芦素都与JAK 2的激酶结构域结合时，葫芦素G2-葡萄糖苷的结合模式和最佳位姿（Emodel）与其他葫芦素的结合模式和最佳位姿（Emodel）基本相似（图2a）。唯一的区别是观察到的H-键能的G，这是略高于其余的葫芦素。此外，G与Asp 976、Glu 1015、ARG 980、Asp 939、Ser 936和Leu 855残基形成氢键，具有优异的结合亲和力（8.06 kcal/mol）。这些结果预示该分子可作为SARS-CoV-2的抑制剂葫芦素与Covid-19的Nsp 12 RdRp、Nsp 13解旋酶、Mpro、ACE 2、JAK 2的XP对接KG公司简介条目分子RdRpMproACE2JAK2码头Emodelh键Dock评分Emodelh键码头Emodelh键码头Emodelh键评分（kcal/(kcal/(kcal/mol）(kcal/评分(kcal/评分（kcal/(kcal/摩尔）摩尔）摩尔）(kcal/摩尔）摩尔）摩尔）摩尔）1.参考Remdesivir––乌司他丁––HQC––Baricitinib––2.配体葫芦素（-8.63）-9.57-66.33-6.21（-3.45）-7.95-60.21-4.31（-5.43）-9.61-85.69-5.53（-6.49）-6.87-56.70-3.843.葫芦素-8.17-64.76-4.05-9.43-63.79-4.86-9.92-83.71-6.52-8.06-65.59-5.262-葡萄糖苷4.葫芦素-8.06-75.16-4.38-6.93-60.64-3.95-9.01-82.11-4.7-4.33-44.14-2.385.葫芦素-7.5-75.65-3.73-7.72-64.51-3.48-9.87-85.60-5.49-5.7-29.93-3.26.葫芦素-6.83-62.16-3.84-5.46-49.69-2.61-8.12-69.69-3.83-4.56-38.63-2.767.葫芦素-6.66-66.24-2.8-7.04-46.87-3.16-7.62-60.79-4.28-4.8-37.44-2.38.葫芦素-6.36-70.83-2.78-5-54.70-1.57-7.65-73.40-3.64-3.55-48.13-2.19.葫芦素-6.22-73.38-2.89-5.68-53.48-2.4-8.33-77.88-4.05-3.9-54.48-0.9610葫芦素-6.17-64.44-2.75-6.24-54.66-2.38-8.45-74.82-3.99-4.58-40.99-2.1811.葫芦素-6.15-65.79-2.63-5.92-59.22-2.53-5.76-83.72-2.54-3.69-45.52-1.3512.葫芦素-6.1-74.02-2.55-4.93-53.73-1.44-6.3-81.26-2.83-4.31-43.36-1.5513.葫芦素-5.92-56.16-2.88-6.82-52.83-2.88-8.27-77.03-3.61-3.97-41.34-2.6714葫芦素-5.88-62.38-2.76-7.8-47.45-3.51-7.9-64.56-3.8-3.78-30.31-2.415.葫芦素-5.66-60.96-2.49-4.69-47.41-1.66-5.54-63.35-2.7-4.84-37.58-1.9616.葫芦素-5.38-50.31-2.17-4.04-44.21-1.61-5.14-55.97-1.92-3.51-32.03-2.0817.葫芦素I-5.19-61.09-2.4-5.59-52.39-2.92-7.83-72.15-3.48-6.16-40.17-4.07N. Kapoor等人医学信息学解锁21（2020）1004844----图1.一、 抗SARS-CoV-2葫芦素的结构图2a. （a，b）：对JAK 2具有高亲和力的葫芦素G 2-葡萄糖苷的三维和二维相互作用图。（a，b：4GFM_G）;信号传导与残基Ser 936、Arg 980、Asp 939、Leu855、Glu 1015和Asp 976形成氢键，氢键能为（-9.43kcal/mol）。感染类似地，在所有类似物中，D得分为9.43 kcal/mol的葫芦素G 2-葡糖苷（图2b）显示出最佳命中，并且似乎是CoV- 2 Mpro蛋白的最有效抑制剂。因此，葫芦素对SARS-CoV-2的靶Mpro也有活性3.3. 葫芦素抑制ACE2受体所有葫芦素的对接显示与ACE 2的RBD和CoV-2的刺突（S1）糖蛋白具有非常好的相互作用，具有相似的相互作用谱。这进一步得到了网站地图的证实，网站地图确定ACE 2和刺突糖蛋白的RBD具有Dscore>1.特别是葫芦素G2-葡萄糖苷对ACE 2表现出最好的结合亲和力，并与Tyr 510，Tyr 516，Glu 402、Asn 51和His 378残基（图2c）的氢键能为9.92 kcal/mol，这比迄今为止的其他参比分子（包括羟氯喹）的相互作用好得多3.4. 葫芦素抑制NSP 12、SARS-CoV-2 RdRp葫芦素G2-葡萄糖苷的结合模式和最佳位姿（Emodel）略高于其他葫芦素.然而，对于RdRp，葫芦素-K与Phe 396，Thr 394，Hip 256和Ala252残基形成具有结合亲和力的9.57据报道，Remdesivir形成氢键，结合亲和力为5.91 kcal/mol（表1）。葫芦素是一种三萜类化合物，可能与RdRp的变构位点结合，并可能为NSP12聚合酶催化和可靠性提供关键的活性，可作为设计新型抗病毒治疗剂的模板。3.5. 葫芦素抑制SARS冠状病毒解旋酶NSP13使用该位点图来确定可能的核酸结合N. Kapoor等人医学信息学解锁21（2020）1004845图2b. （c，d）：葫芦素G 2-葡糖苷与主要蛋白酶Mpro（c，d：6LU7_G）的 3D 和 2D 相 互 作 用 图 ，D评分为-9.43kcal/mol。图2c. （e，f）：葫芦素G 2-葡萄糖苷与ACE 2（e，f：6VW1_G）的3D和2D相互作用图，在Tyr 510、Tyr 516、Glu 402、Asn 51和His 378具有氢键能（-9.92kcal/mol）。位点（Dscore=1.07），夹在COVID-19的NSP 13-解旋酶的RecA 1（241-443个氨基酸[aa]）和RecA 2（444-596 aa）结构域之间在核酸结合位点中，来自基序IV是可能与单链DNA（ssDNA）的碱基和糖部分相互作用的唯一残基葫芦素的对接导致对COVID-19的NSP 13解旋酶的最佳可能命中的鉴定（表2）。我们的研究清楚地表明，葫芦素H和葫芦素J的羟基之一与Arg460的相互作用非常强烈，并揭示了最佳的结合亲和力，-10.069千卡/摩尔（图3）。3.6. ADME数据使用不同的ADME相关性质，即理化参数、药代动力学、亲脂性、水溶性及其药物化学，估计所有16种葫芦素的药物相似性。通过对不同葫芦素类化合物的抑菌作用分析，预测葫芦素G 2-葡萄糖苷和葫芦素H是较好的抗病毒药物候选物。病原性疾病的快速感染率促使了针对这些病症的药物发现，并且最近的技术进步提高了药物发现的速度N. Kapoor等人医学信息学解锁21（2020）1004846----图2d.（g，h）：葫芦素-K与RdRp（g，h：6H_G）的3D和2D相互作用图，其与残基Phe 396、Thr 394、Hip 256和Ala 252形成氢键，具有结合亲和力（-9.57kcal/mol）。表216个葫芦素在Nsp 13解旋酶中的XP对接条目化合物对接评分（kcal/mol）EmodelH-键1。MLS001181552-3.33-37.13-3.3982.葫芦素J-10.609-76.482-5.5443.葫芦素H-10.069-70.843-3.5424.葫芦素O-9.28-82.202-3.5415.葫芦素P-9.157-79.738-4.6586.葫芦素F-9.117-85.093-3.6227.葫芦素C-8.563-60.689-3.6978葫芦素A-8.771-69.86-3.6979.葫芦素E-8.177-74.121-2.09210.葫芦素I-8.104-67.829-2.50511.葫芦素Q-7.877-83.515-3.185Lipinski's rule of five（英语：Lipinski's rule of4）值分别为947.80、30.93、0.41、3.84、4.79、5.75、3.93、6.22、4.08%和3这些结果表明，葫芦素G 2-葡萄糖苷和H是有前途的候选人，为未来的药物开发，并进一步在体内试验可能会证明其效用。4. 讨论专家报告在2018年已经预测，流感大流行只是时间问题，可能有许多未被发现的病毒可能导致全球数百万人死亡。过去，我们目睹了MERS和SARS，关于其作用机制的文章并不缺乏。现在，深入的研究已经进行到了非-12.葫芦素G2-葡萄糖-7.753-66.985-3.739CoV-2，但仍在开发适当的疫苗或治疗药物13.葫芦素K-7.736-73.123-3.39814.葫芦素B-7.62-75.716-23.4415.葫芦素L-7.542-67.26-0.60816.葫芦素D-6.532-70.707-2.992十七岁葫芦素S-4.73-59.37 0候选药物的先验知识。我们通过计算机模拟ADME/ToX计算确定了所选葫芦素的抗COVID-19活性和药物相似性（表3）。对葫芦素H的溶剂可及表面积（SASA）、预测水- 气分配系数（ QPlogPw ） 、 辛 醇 / 水 分 配 系 数 （ QPlogPo/w ） 、 水 溶 解 度（QPlogS）、半极大 抑制 浓度 (IC第五十章） 值 为 封锁 的人HERG钾通道 （QPlogHERG），表观Caco-2细胞渗透性（QPPCaco）、脑/血分配系数（QPlogBB）、皮肤渗透性（QPlogKp）、人体口服吸收百分比和Lipinski规则5（最大值）。4)值分别为760.60，18.46， 2.18,4.37,3.96, 36.01,2.39,5.25, 54.61%， 和1分别对于葫芦素H，其被鉴定为Mpro、ACE 2、JAK 2和RdRp的命中，SASA 、 QPlogPw 、 QPlogPo/w 、 QPlogS 、 QPlogHERG 的 IC50 、QPPCaco、QPlogBB、QPlogKp、人口服百分比抗击2019冠状病毒（COVID-19）是一项具有挑战性的任务。需要采取多方面的方法来控制这种病毒，我们认为，在食物，香料和饮料中发现的天然化合物可以导致发现可以重新用于治疗COVID的铅分子。19.在本研究中，我们使用几种相关工具和模拟筛选方法研究了六种葫芦素类似物对SARS-CoV-2主要蛋白酶蛋白（Mpro）、血管紧张素转换酶2（ACE 2）结合受体、非结构蛋白12（NSP 12）RNA依赖性RNA聚合酶（RdRp）、NSP 13解旋酶和Janus激酶2（JAK 2）/信号转导子和转录激活子3（STAT 3）通路的活性。因此，我们可以鉴定宿主ACE 2受体、CoV-2 RdRp聚合酶、CoV-2 Mpro蛋白酶、CoV-2-解旋酶蛋白和JAK 2信号传导机制作为特异性葫芦素的最佳命中物。所有的关键蛋白质被发现有效地结合只有葫芦素G 2-葡萄糖苷和葫芦素H具有最低的全球能源。此外，所有葫芦素的吸收、分布、代谢和排泄（ADME）表明，葫芦素G2-葡萄糖苷和H显示出最好的命中率，所有类似物均未显示出会降低其药物相似性能力的不良性质。植物来源的天然化合物在生物医学中发挥了重要作用。疾病治疗葫芦素是一种三萜类化合物，N. Kapoor等人医学信息学解锁21（2020）1004847++图三. 葫芦素J（i，j）H（k，l）与nsp 13解旋酶的三维和二维相互作用图显示，葫芦素J和葫芦素H的一个羟基与Arg 560有很强的相互作用，最佳结合亲和力分别为10.609 kcal/mol和-10.069kcal/mol&在葫芦科和许多其他植物家族的成员中发现的结构，如天花粉属、葫芦属、黄瓜属和西瓜属，它们具有许多药用特性[26]。葫芦素B已被证明可抑制HSV-1，因此有望开发抗病毒药物[2]。当前的COVID-19大流行迫切需要科学策略来重新利用已知的先导化合物，以开发对SARS-CoV-2病毒具有活性的可能疗法。虽然葫芦素是已知的化合物，但它们已被证明具有各种生物活性和药理学功效，可对抗癌症、炎症、糖尿病和动脉粥样硬化。曾有食用黄瓜属和南瓜属苦味果实的牛发生严重中毒的情况。根据少数体内毒性报告，葫芦素的毒性剂量范围已发现C-23处的双键和C-25处的乙酰基调节葫芦素的毒性，并且已发现它们的生物活性和毒性剂量接近[3]。 在葫芦素所显示的各种生物活性中，植物物种如苦瓜在许多国家受到高度重视，某些代谢性疾病如糖尿病的传统药物[27]。葫芦素的抗糖尿病特性通过激活AMP活化蛋白激酶（AMPK）途径（GLUT4易位的主要调节途径）介导[28，29]。这些化合物还通过抑制脂质氧化产物如丙二醛（MAD）和4-羟基炔烯醛（4-HNE）的产生而显示出抗动脉粥样硬化[3]。葫芦素D通过抑制Na /K-ATP酶改善血液循环[30]。 据报道，葫芦素C在植物叶片中的浓度也是葫芦素C对叶螨抗性的一个重要参数。sativus，可能是作为蜘蛛螨蜕皮类固醇受体的拮抗剂[31]。然而，葫芦素最有前途的治疗特性是其抗癌[32，33]和抗炎[34，35]活性。葫芦素的不同药理活性是由于其侧链衍生物的多样性[36，37]，可用于将这些化合物及其衍生物分为12个主要类别[33]。葫芦素有16种主要分子，称为葫芦素A至T，以及数百种母体分子的衍生物。化学上，N. Kapoor等人医学信息学解锁21（2020）1004848表3所有16种葫芦素类似物的药物特征和ADME/毒性分析参数亲油性药动FISA（FISA2）341.267国际学生评估（PISA）13.093 13.122 29.498 15.896 0.0SASA（2002）947.802 760.607 777.525 941.33 300.0#转子16 10 10 16 0-15QPpolrz 62.601 49.792 50.491 61.691#rtvFG 1 0 0 1 1-2分子量（g/mol）696.831 534.689 532.673 534.689 130.0偶极子5.395 5.658 7.999 8.697 1.0-12.5成交量（1003）1971.601 1555.272 1568.832 1948.185 500.0捐助者HB 7 4 4 7 0.0受体HB 20.1 11.6 10.65 19.15 2.0PSA（100）241.738 164.728 163.083 247.699 7.0五个规则3 1 1 3最多4三个规则2 1 1 2最多3电子能（eV）-0.036-0.139 0.381 0.395-0.9IP（eV）9.694 10.018 9.537 9.884 7.9QPlogPw 30.932 18.467 17.56 29.866 4.0-45.0QPlogPo/w 0.412 2.181 2.739 0.76-2.0-6.5QPlogS-3.846-4.372-4.879-3.993-6.5-0.5CIQPlogS-5.191-5.465-5.909-5.635-6.5-0.5QPlogPoct 42.865 29.325 29.215 42.252 8.0-35.0QPlogPC16 20.259 15.258 15.4 19.958 4.0-18.0ACX DN0.5/SA 0.056108 0.030502 0.027395 0.053824 0.0-0.005QPlogHERG-4.794-3.965-4.265-4.822关注低于-8QPPCaco（nm/sec）5.75 36.013 53.559 8.829 25差，>500大QPlogBB-3.936-2.393-2.299-3.74-3.0-1.2QPlogKp-6.227-5.254-4.861-5.855-8.0--1.0人体口服吸收1 2 2 1 1=低，2=中人体口服吸收百分比4.08 54.614 60.968 9.45 25%较差>80%高CNS-2 - 2 - 2 - 2 - 2-+2QPPMDCK 1.874 13.616 20.911 2.979 25较差，>500很好QPlogKhsa-0.574 0.189 0.348-0.487-1.5-1.513 9 9 12 1-8SASA：总溶剂可及表面积; FOSA：SASA的疏水组分; FISA：SASA的亲水组分; PISA：SASA的π（碳和连接的氢）组分; #转子：非平凡（非CX 3）、非受阻（非烯烃、酰胺、小环）可旋转键的数目; #rtvFG：反应性键官能团; PSA：极性氮和氧原子的范德华表面积; IP（ev）：PM 3计算的电离电位; EA（eV）：PM 3计算的电子亲和力; QPlogPw：预测的水/气分配系数;QPlogPo/w：预测的辛醇/水分配系数; QPlogS：预测的水溶解度; CIQ-PlogS：构象无关的预测水溶解度; QPlogPoct：预测辛醇/气体分配系数; ACX DN0.5/SA：QPlogHERG：HERG K +通道阻断的IC 50预测值; QPPCaco：预测的表观Caco-2细胞渗透性; QPlogBB：预测的脑/血液分配系数; QPlogKp：预测的皮肤渗透性; CNS：预测的中枢神经系统活性; QPPMDCK：预测的表观MDCK细胞渗透性; QPlogKhsa：预测与人血清白蛋白的结合;#metab：可能的代谢反应数量。葫芦素衍生自基本葫芦烷环骨架，一种三萜烃（International Union ofPure and Applied化学 [国际化联] 用户名： 19 [10-9β]-阿贝奥-5α-羊毛甾烷）， 这是通过含有氧和双键的基团修饰，产生许多具有独特特征的葫芦素[38]。已经使用非极性溶剂从植物组织中分离出纯的葫芦素及其糖苷形式，以除去不需要的组分[39]。大多数葫芦素可溶于非极性溶剂，但不溶于乙醚，而它们仅微溶于水。大多数葫芦素通常为结晶或以针状颗粒存在在68-phous固体。大多数葫芦素衍生为2-O-葡萄糖苷，除了葫芦素D，其在25-OH处缺乏乙酰基，但却是分离的最普遍的葫芦素。葫芦素G 2-葡萄糖苷和H具有相同的结构，但其C-24位羟基的构型不同，这尚未确定[33]。葫芦素R被鉴定为23，24-二氢葫芦素D（DHCD），因此，基于该描述将其移至葫芦素D组[40]。类似地，葫芦素J和K仅在其24位羟基的构型上不同，并且其化学验证仍在进行中[41]。在大流行开始期间进行的最早研究是为了了解新的SARS-CoV-2是否以与已知SARS-CoV类似的方式结合宿主细胞。Stefan Pohlmann和他的团队是最早发现这两种病毒都使用ACE2表面受体穿透细胞和相同的蛋白酶变得具有感染性的人之一[42]。CoV-2同源三聚体刺突糖蛋白（在每个刺突单体中包含S1亚基和S2亚基）与宿主ACE 2受体的结合是SARS-CoV进入宿主细胞的第一个关键步骤。靶细胞[43除了肺外，ACE2受体在许多肺外组织中表达，包括心脏、肾脏、内皮和肠[46 S1亚基的受体结合结构域（RBD）负责与S1亚基之间的相互作用。CoV刺突和ACE2受体[49]。各种刺突残基的结构分析已经鉴定了SARS-CoV-2 RBD中与SARS-CoV RBD高度保守或相同的侧链残基，表明趋同进化和与ACE 2受体的结合改善[51]。值得注意的是，ACE2在肠上皮细胞的腔表面上广泛表达，作为营养摄取的共受体发挥作用，特别是从食物中吸收氨基酸[52]。因此，肠道可能是CoV-2的一个有效入口点，这给了我们使用天然产品如葫芦素的口服制剂的想法，分子描述符葫芦素G2-葡萄糖苷葫芦素H葫芦素J葫芦素K范围理化FOSA（1992年）593.442490.241508.961603.8060.0-750.0N. Kapoor等人医学信息学解锁21（2020）1004849ACE2受体拮抗剂。对接结果显示， 所选葫芦素与ACE 2的RBD和CoV 2的S1糖蛋白具有良好的相互作用，从而为葫芦素作为靶点的前景提供了证据。在过去的十年中，世界见证了许多冠状病毒感染的出现，如SARS和MERS，这表明SARS-CoV拥有最大的RNA基因组，并且需要RNA合成复合物的保真度才能复制。新出现的不同CoV家族的病毒需要创新的研究方法来产生针对病毒生命周期保守组分的抗病毒策略。这包括主要关注负责正链病毒RNA基因组复制和转录的病毒机制的策略。NSP12是CoV的复杂RNA合成机制，作为ORF1a和ORF1ab病毒多聚蛋白的产物形成[53]。序列保守性和同源性建模研究已经揭示了NSP12 CoV病毒家族在模板入口、模板引物出口、NTP隧道和聚合酶活性位点处的大多数高度保守的表面[14]。有趣的是，SARS-CoV NSP 12含有两个金属结合位点，两个锌原子，这是远距离已知的，活性位点以及冠状病毒NSP通常在NSP 3，NSP 10，NSP 13和NSP 14，表明锌离子广泛用于病毒复制复合物的折叠蛋白[54-56 ]。迄今为止，基于核苷酸的前药“remdesivir“是唯一已知的COVID-19抑制剂，其通过在remdesivir的5 ′ hydroxy和RNA的3 ′ hydroxy之间产生共价键来抑制NSP 12 CoV-RdRp。核糖在RNA结合位点[57]。葫芦素K与NSP 12聚合酶形成高亲和力氢键，因此，靶向这些NSP可能是阻断病毒复制的关键。在针对病毒NSP的实验的继续中，随后在SARS/MERS中的研究没有明确说明NSP如NSP 13或解旋酶的功能基于计算机模拟和虚拟筛选，Mirza和Froeyen [58]预测SARS-CoV-2 NSP 13的氨基酸/蛋白质谱与SARS-和MERS-NSP 13的氨基酸/蛋白质谱相似NSP13被认为可能与其他NSP如NSP7、NSP8和NSP12相互作用以促进病毒复制[59，60]。Adedeji等人[61]证明，NSP13的解旋酶活性在RdRp NSP12的存在下富集，表明这些蛋白质在功能性复制复合体中相互作用蛋白质相互作用有助于病毒复制的效率。SARS-CoV NSP 13催化NTP依赖的5′[19、20]。已经提出，具有抑制与NTR活性相关的推定ATP结合位点的效力的分子可以用于未来的治疗。SARS-CoV-2的NTR活性位点残基，包括Lys 288、Ser 289、Asp 374、Glu 375、Gln
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