医学信息学解锁23（2021）100515来自益生菌的操作生物抗菌肽作为COVID-19疾病的拟议Negar Balmeha，*，Samira Mahmoudib，Najaf Allahyari Fard ca伊朗Meymeh Nour Danesh高等教育学院生物学院细胞和分子生物学系b伊朗德黑兰伊斯兰阿扎德大学德黑兰北分校生物科学学院微生物生物技术系c伊朗德黑兰国家遗传工程生物技术研究所系统生物技术系A R T I C L EI N FO保留字：COVID-19益生菌药物发现生物抗菌肽生物信息学药物设计A B S T R A C T冠状病毒病19（COVID-19）是冠状病毒家族导致的最新大流行病。由于这一疾病的高流行率、高死亡率和缺乏有效治疗，需要负担得起和可获得的药物是这方面的主要挑战之一。RdRp、3CL、Spike和Nucleocapsid是病毒中最重要的蛋白质，在病毒的增殖和感染过程中起着重要的作用。因此，我们开始研究广泛的生物肽，然后进行分子对接分析，以研究它们对这些蛋白质的抑制作用的结合亲和力。在获得具有最高亲和力分数的最佳生物肽后，对它们进行检查以进行进一步研究，然后进行操作以消除它们的副作用。此外，分子动力学模拟进行验证的结构和相互作用的稳定性。本研究的结果表明，来自乳酸乳球菌的球蛋白F和来自植物乳杆菌的球蛋白G具有与病毒蛋白结合的高亲和力，并且操纵它们的结合位点可以使它们与病毒蛋白结合。序贯治疗也能消除副作用此外，在某些情况下，它们与SARS的亲和力CoV-2蛋白增加。似乎这两种被发现和设计的药物是治疗COVID-19感染的最佳药物。然而，实验和临床前研究是必要的，以测定其治疗效果。1. 介绍上一次爆发的急性呼吸道疾病被命名为COVID-19。因此，它是过去二十年来第三种记录在案的从被冠状病毒感染的其他物种传播到人类的疾病，这导致了一场大流行[1]。与SARS-CoV同源性超过95%的新病毒称为SARS-CoV-2 [2，3]。直径为60 nm至140 nm的正义RNA和其表面上的刺突是该病毒家族的主要特征人类冠状病毒通常会引起轻微的呼吸道疾病。它们的基因组由6-11个开放阅读框（ORF）组成，可以编码非结构蛋白和结构蛋白。从这些序列转录的蛋白质被3-胰凝乳蛋白酶样（3CL）切割，这是主要的酶切位点。SARS-CoV-2蛋白酶[4]。此外，M（膜），E（包膜），N（核衣壳）和刺突蛋白是其四种主要结构蛋白[5]。刺突负责与宿主受体结合和病毒进入。SARS-CoV-2通过与血管紧张素转化酶酶II（ACE 2）[6]，主要存在于肺上皮细胞上[7]。因此，阻断尖峰可以被认为是预防COVID-19感染的有效方法。SARS-CoV-2的N蛋白具有多种功能，包括通过复制设置病毒RNA合成，在RNA基因组包装时形成螺旋核糖核蛋白（RNP），调节感染细胞代谢和转录。因此，这种多功能RNA结合蛋白对于病毒RNA的转录和复制至关重要[8]。N蛋白的主要功能是附着在病毒RNA基因组上，并将它们收集到一个大的螺旋核衣壳结构或RNP复合物中[9]。许多研究报道，N蛋白与前导RNA结合，以维持适合病毒基因组复制和转录的RNA构象[10]。此外，大量研究证实N蛋白还可以调节宿主-病原体相互作用，包括细胞凋亡、宿主细胞周期的促进、[11N蛋白在感染期间大量表达，因此阻断它可以调节感染[14* 通讯作者。电子邮件地址：n. gmail.com（N. Balmeh），gmail.com（S. Mahmoudi），allahyar@nigeb.ac.ir（N.A.Fard）。https://doi.org/10.1016/j.imu.2021.100515接收日期：2020年8月14日;接收日期：2021年1月6日;接受日期：2021年2021年1月12日在线提供2352-9148/© 2021作者。出版社：Elsevier Ltd这是CC BY许可下的开放获取文章（http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/）。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. Balmeh等人医学信息学解锁23（2021）10051523CL是抑制SARS-CoV和MERS-CoV的经证实的靶标。3CL基因位于3表1PDB编码、活性残基和SARS-CoV-2蛋白相互作用的重要氨基酸。在11个不同的位点上的多聚蛋白，以产生对病毒复制重要的各种非结构蛋白[18]。因此，由于有蛋白质名称PDB代码活性残基与重要氨基酸的相互作用参考文献由于没有特异性抑制它的宿主细胞蛋白酶，3CL可以被认为是SARS-CoV-2的另一个潜在靶点[19]。此外，SARS-CoV-2表达RNA依赖性RNA聚合酶（RdRp）以产生子RNA基因组。 RdRp，也称为nsp12 [20]，催化互补RNA链的合成，SARS-CoV-2SARS-CoV-2RdRp6VW1 Asn 501，Ser 494，Gln 493，Leu 455，Phe4867btf Lys 545，Arg 555，Thr 556，Arg 624，Asp452，Asp 623，Tyr 619，Val 557，Arg 553，赖氨酸621、赖氨酸798、赖氨酸551、精氨酸836、丝氨酸[42[45，46]病毒RNA模板[21]和帮助宿主转录因子[22]。抗病毒数据库中的虚拟筛选策略非常重要，SARS-CoV-23CLpro6m2n549，Ala 547His 41，Met 49，Glu 166，His 172，His163，半胱氨酸145[47确定潜在的治疗靶点[23]，并在全球努力，找到预防或控制COVID-19感染的最佳药物Corre-SARS-CoV-2 N蛋白6m3m Tyr 110，Tyr 112，Ala 56，Thr 55，Arg 89，Tyr 88，Phe 111，Gly 148，Ala 51，Ala 91，[51，52]相应地，我们提出生物抗菌肽（bio-AMP）作为这种致命疾病的治疗靶点[24]。近年来，AMP作为一种有希望的解决方案被广泛应用人ACE2受体1r4250小时Gln 42，Lys 353，Tyr 41，Arg 357，His34，Asp 30，Gln 24，Met 82，Lys 31，Asp38[42来征服危险的微生物。许多微生物产生这些肽作为其固有免疫应答组分以侵入病原体[25]。AMP的使用可以作为增加病毒感染的治疗工具是有希望的，对于这些病毒感染，没有授权的药物或治疗方法可用[26]。值得注意的是，AMP用于治疗病毒相关感染，如寨卡病毒（ZIKV），登革热病毒（DENV）[27]和甲型流感病毒（IAV）[28]。乳铁蛋白是在治疗某些病毒中发挥抑制作用的AMP之一，包括单纯疱疹病毒（HSV）[29]，丙型肝炎病毒（HCV）[30]，人类免疫缺陷病毒（HIV）[31]，轮状病毒和脊髓灰质炎[32]。基于对乳铁蛋白抗病毒活性和该AMP对SARS-CoV-2的抑制作用进行的研究，该肽最近被引入作为COVID-19的可能治疗靶点[33]。因此，使用AMP，其对作为SARS-CoV-2病毒的已知蛋白的RdRp[21]、3CL [19]、S [6]和N [14]具有抑制作用，是治疗COVID-19的重要想法和有前景的解决方案。一项研究模拟了Spike的计算模型该抗病毒肽具有很强的亲和力，可以完全与Spike的HR1结合，阻止病毒的形成。核聚变[34]。另一项研究也发现，α-螺旋肽阻断ACE 2，导致SARS-CoV-2的抑制[35]。在另一2.2. Bio-AMP提取StraPep （ http://isyslab.info/StraPep/ ） [40] 和 PhytAMP （ http ：//phytamp.hammamilab.org/main.php）[41]数据库用于计算AMP。为此，基于其结构分析了approXiPhone500生物肽。选择具有合适结构的Bio-AMP用于分子对接，以具有合适的氨基酸序列来防止对接失败。2.3. 寻找相互作用中的重要氨基酸从几篇文章中提取SARS-CoV-2 Spike、3CL、RdRp、N蛋白和ACE2的重要氨基酸，以确定结合位点，如表1所示。2.4. 分子对接分析使用HADDOCK2.2（https://alcazar.science.uu.nl/services/HADDOCK 2.2/）[53]进行生物AMP和上述病毒蛋白之间的分子对接分析。进一步研究了SARS-CoV-2Spike的亲和力，人类 ACE2 受体的 因此，委员会认为， 那些 的 有 更 或关闭计算机模拟学习，的功效的洛匹那韦，利托那韦，氢氧化钙与Spike/ACE 2结合能的结合亲和力保持不变，氯喹和法匹拉韦药物通过向其中添加TAT-肽而得到改进，并且它们与3CL的相互作用显著增加[36]。虽然以前的研究是对抗菌肽进行的，一般是对SARS-CoV-2的一个或两个蛋白质的抑制，本研究是通过益生菌来源的生物抗菌肽来预防SARS-CoV-2的四个基本蛋白质，作为一种新的方法。结果表明，甘氨酸F和乳球菌素G是最好的生物AMP，在该调查中忽略了较小结合亲和力2.5. 最佳评分肽特征检查具有最佳得分的肽的变应原性，通过AlgPred（https://webs.iiitd.edu.in/ragha以最小的侧边阻断SARS-CoV-2的RdRp、3CL、S和N蛋白va/algpred/submission.html） [54]， 到Xinpred（http://crdd.osdd.net方面的影响.此外，人们发现它们可以很容易地在人们的日常饮食中食用[ 37 ]。2. 材料和方法2.1. SARS-CoV-2蛋白的建模与结构选择最初，通过SWISS-MODEL建模工具（https://swissmodel.expasy.org/ ） [38] 对SARS-CoV-2 Spike 、3CL、RdRp、N蛋白和ACE 2受体的结构进行建模，以获得与上述SARS-CoV-2蛋 白 相 同 的 结 构 。随 后 ， 使 用 RCSB PDB 数 据 库（https://www.rcsb.org/）[39]，找到与SARS-CoV-2结构相似的PDB代码。然后比较两种模型和PDB结构，以找到最佳结构用于进一步研究（Spike PDB ID：6VW 1，3CL PDB ID：6 m2 n，N蛋白PDB ID：6 m3m，RdRp PDB ID：7 btf）。/raghava/toXinpred/）[55]、targetantiangio（http://codes.bio/targetantiangio/）[56]、IL-4pred（https://webs.iiitd.edu.in/raghava/il4pred/）、ACPred（ http://codes.bio/acpred/ ） [57] 和 hemopred （ http ： //codes.bio/hemopred/）[58]数据库。2.6. 突变和结构建模为了证明具有最佳评分的常见肽的副作用，对其氨基酸序列进行突变，并通过SWISS-MODEL建模工具和UCSF Chimera软件版本1.14对其进行重新建模，以找到突变肽的最佳预测模型。在突变和肽建模之后，所有对接重复分析以找出突变对肽' AF-1 '的影响- 是的此外，通过UCSF Chimera软件设计相互作用图。N. Balmeh等人医学信息学解锁23（2021）1005153+表2ACE 2与SARS-COV-2 Spike蛋白的结合能。蛋白质相互作用对接评分（kcal/mol）ACE 2/SARS-COV-2加标-128.8 ±3.52.7. 分子动力学模拟对突变后的2 JPK/Spike复合物进行分子动力学（MD），以在操作系统 LinuX 中 使 用 用 于 化 学 模 拟 的 第 5 版 GROningen MAchine （ GRO-MACS）（http://gromacs.org）发现复合物结构的稳定性。然后对复合物进行45 ns的模拟，以找出动态行为并确定相互作用的模式。力场是Gromos 54 A7，并且钠（Na）和氯（Cl-）离子被用于中和SPC模型，用于以1巴的压力填充水，温度为300 K，pH设定为中性。然后，通过研究原子和分子的物理运动，3. 结果对接分析结果见表2ACE 2和SARS-CoV-2刺突蛋白之间的亲和力已被确定作为比较的标准值得注意的是，植物细菌素ASM 1肽段与SARS-CoV-2 Spike的亲和力最强此外，从StraPep和PhytAMP数据库中获得的细菌素乳球菌素G对RdRp蛋白的亲和力最强，细菌素糖球菌素F对3CL和N蛋白的亲和力最强。为了研究bio-AMP对Spike的抑制作用，表3根据其与SARS-COV-2 Spike蛋白的结合能筛选出最佳肽段肽编码肽名称微生物序列dock评分（kcal/ mol）2 MVI植物细菌素ASM 1植物乳杆菌KPAWCWYTLAMCGAGYDSGTCDYMYSHCFGVKHSSGGGGSYHC-149.7 ± 3.22 JPK细菌素乳球菌素-G亚基β乳酸乳球菌乳酸亚种乳酸菌KKWGWLAWVDPAYEFIKGFGKGAIKEGNKDKWKNI-143.7 ±3.52LJ 7防御素Lc-def小扁豆亚种2LG5 Gallinacin-2Gallus gallusLFCKGGSCHFGGCPSHLIKVGSCFGFRSCCKWPWNA-140.4± 4.82KUY细菌素glycocin F植物乳杆菌KPAWCWYTLAMCGAGYDSGTCDYMYSHCFGIKHHSSGSSSYHC-139.0 ±6.5 1H 5 O巴豆胺CrotamineCrotalus durissus terrificusYKQCHKKGGHCFPKEKICLPPSSDFGKMDCRWRWKCCKKGSG-137.8± 6.52RU0放线菌Actinomycessp.oraltaxon 171 str.F0337GFGCPWNAYECDRHCVSKGYTGGNCRGKIRQTCHCY-133.1 ±7.41 Z64杀侧耳素美洲拟侧耳GWGSFFKKAAHVGKHVGKAALTHYL-130.9 ±2.5表4根据其与SARS-COV-2 RdRp蛋白的结合能确定最佳肽段。亚种lactis subsp.lactis表5根据与SARS-COV-2蛋白3CL的结合能，筛选出最佳结合肽肽代码肽名称微生物序列dock score（kcal/mol）2KUY细菌素glycocin F植物乳杆菌KPAWCWYTLAMCGAGYDSGTCDYMYSHCFGIKHHSSGSSSYHC-155. 3 ± 7. 52KETCathelicidin-6Bos taurusGRFKRFRKKFKKLFKKLSPVIPLLHL-146.3± 4.61PXQSubtilosin-ABacillus subtilisNKGCATCSIGAACLVDGPIPDFEIAGAXGLXGLWG-146.0 ±11.92KEGBacteriocin PlnKLactobacillus PlantarumRRSRKNGIGYAIGYAFGAVERAVLGGSRDYNK-142.9 ±11.52JOSMoronecidinMorone saxatilisFFHHIFRGIVHVGKTIHRLVTG-142.5± 2.02JPKBacteriocin lactococococin-G subunit betaLactococcus lactis subsp. 乳酸菌KKWGWLAWVDPAYEFIKGFGKGAIKEGNKDKWKNI-138.9 ±10.4 4GV 5巴豆胺Ile-19野百合Crotalus durissus ruruimaYKQCHKKGGHCFPKEKICLPPSSDFGKMDCRWRWKCCKKGSG-138.6± 3.31CW 6细菌素白细胞素-A凝胶明串珠菌KYYGNGVHCTKSGCSVNWGEAFSAGVHRLANGGNGFW-138.2 ±3.72G9PM-zodatoX in-Lt2aLachesana tarabaeviGLFGKLIKKFGRKAISYAVKKARGKH-132.7 ±9.71 RKK Polyphemusin-1鲎RRWCFRVCYRGFCYRKCR-131.2 ± 7.6 1 EWS皮质抑素相关肽RK-1家兔MPCSCKKYCDPWEVIDGSCGLFNSKYICCREK-130.8 ± 4.7表6根据其与SARS-COV-2 N蛋白的结合能，筛选出最佳的多肽肽编码肽名称微生物序列dock评分（kcal/ mol）2KUY细菌素glycocin F植物乳杆菌KPAWCWYTLAMCGAGYDSGTCDYMYSHCFGIKHHSSGSSSYHC-143.2±7.11BRZ防御素样蛋白Pentadiplandra brazzeanaDKCKKVYENYPVSKCQLANQCNYDCKLDKHARSGECFYDEKRNLQCICDYCEY-122.4± 4.9 2 MVI细菌素植物菌素ASM 1植物乳杆菌KPAWCWYTLAMCGAGYDSGTCDYMYSHCFGVKHSSGGGGSYHC-120.3 ±5.52 JPK细菌素乳球菌素-G亚基β乳酸乳球菌乳酸亚种lactisKKWGWLAWVDPAYEFIKGFGKGAIKEGNKDKWKNI-114.4 ±2.5肽编码肽名微生物序列停靠评分（kcal/mol）2JPK细菌素乳球菌素-G β亚单位乳酸乳球菌KKWGWLAWVDPAYEFIKGFGKGAIKEGNKDKWKNI-151.4 ±9.82MLULsbB乳酸乳球菌MKTILRFVAGYDIASHKKKTGGYPWERGKA-141.5 ±20.55E5Q蛇-1Solanum tuberosumGSNFCDSKCKLRCSKAGLADRCLKYCGICCEECKCVPSGTYGNKHECPCYRDKKNSKGKSKCP-134.0 ±8.1N. Balmeh等人医学信息学解锁23（2021）1005154-±-±Fig. 1. 2KUY（细菌素糖球蛋白F）和2 JPK（细菌素乳球蛋白-G亚基β）与SARS-CoV-2 Spike、RdRP、3CL和N蛋白的相互作用。图二. 顶部常见肽（2KUY和2 JPK）的3-D结构和用于分子对接分析的最终肽结构以及棒模型中的突变氨基酸。答：2JPK一级结构发生变化的重要氨基酸以黄色表示。B：突变后的2JPK的结构和突变的氨基酸以绿色显示。C：2KUY一级结构发生变化的重要氨基酸以天蓝色表示。D：突变后2KUY的结构和突变的氨基酸以蓝色表示。(For对本图中颜色图例的解释，读者可参考本文的网络版Spike与ACE 2的结合能用作对照样品，其为128.83.5 kcal/mol（表2）。此外，绑定 植物细菌素ASM 1肽和刺突的能量为149.7 3.2千卡/摩尔。与ACE 2相比，表3中所示的所有肽对刺突具有更高的亲和力，并且如前所述与其他肽相比，细菌素植物菌素ASM1肽对Spike具有最高的亲和力。ACE 2受体被用作对照以比较肽与Spike的亲和力，但不幸的是，由于正常结合SARS-CoV-2的3CL、RdRp和N蛋白的配体是化学的，N. Balmeh等人医学信息学解锁23（2021）1005155----±化合物;它们不能用于在研究肽时比较亲和力。因此，获得的最高评分被认为是对上述其他三种病毒蛋白具有高亲和力的最佳肽。此外，根据获得的结合能获得的分数（例如，130或150的分数）在HADDOCK分子对接评分系统中被计算为高分数。细菌素乳球菌素-G亚基β对RdRp的亲和力最高，为151.4 - 9.8kcal/mol。得分高于130.0 kcal/mol，列于表4中。病毒蛋白质与常见的最高评分肽（PDB代码：2JPK和2KUY）之 间 的重 要 相 互 作 用 如图所示。1 .一、的从RCSB PDB数据库中提取病毒蛋白登录号：Spike：6VW1 ，RdRp：7BTF，3CL：6M2N，N蛋白：6M3M。尽管2 JPK在所有四种SARS-CoV-2研究的高亲和力蛋白中是共同的，但2KUY仅在N蛋白、Spike和3CL中是共同的。考虑到这些肽以获得合适的结合亲和力并解决预测的副作用。获得了两种常见肽（2KUY和2JPK）的一级（无突变）和二级（有突变）结构，如图1B所示。 二、在找到两种具有高结合酶的常见肽能量，他们的变应原性，对于X，抗血管生成，白细胞介素4检测诱导能力、抗癌能力和溶血性。因此，根据所获得的结果，其中一些具有副作用如过敏性、致敏性和溶血性。为了解决副作用进行了广泛的随机突变，减少上述肽的副作用。根据其位置在肽的链中进行每个突变，并且每个选定的氨基酸被具有相似性的氨基酸替换。例如电荷、极性和侧链。因此，每个氨基酸都被其家族中的氨基酸取代。突变的氨基酸被定位在氨基酸引起副作用的地方。值得注意的是，相互作用尽可能不突变。每种肽的最佳突变的结果及其特征呈现于表7中。通过突变乳球菌素-G的序列SARS-CoV-2提到的蛋白质增加，然后消除该肽的所有副作用。此外，糖蛋白F序列的突变解决了肽的副作用，但它导致其结合亲和力略有下降。突 变 后 ， 通 过 UCSF Chimera 、 Lig- Plot 和 Discovery studiovisualizer软件绘制细菌素乳球菌素-G亚基β和细菌素糖球菌素F肽与肽与每一种所述病毒蛋白氨基酸的相互作用在LigPlot生成的图中显示。此外，每种蛋白质的重要氨基酸都在UCSF嵌合体制作的图片中呈现。对于每种相互作用，UCSF嵌合体和LigPlot生成的图中提供了图。 三比十为了证明突变后肽/病毒蛋白复合物的稳定性，例如对2 JPK/刺突蛋白复合物进行MD模拟。作为图11中所示的原子位置的RMSD的结果，观察到复合物在我们的模拟结束时已经达到稳定。此外，2JPK肽和刺突蛋白的氨基酸波动如图1B所示。 12个。图13清楚地显示了突变和MD模拟后2JPK肽和刺突蛋白之间相互作用中的重要氨基酸。结果显示来自Spike的PHE 486对肽的TRP 32具有最高的亲和力。来自Spike的GLN 493和SER 494都与肽的GLU 26相互作用。此外，还发现LEU455与ALA12和ILE16都有相互作用.表7突变前后Spike、RdRp、3CL、N蛋白共有肽的性质肽名称肽编码加标对接评分（kcal/mol-143.7 ±3.5-149.2 ±3.7-139.0 ±6.5-133.6 ±8.6序列3CL对接评分（kcal/mol）RdRp对接评分（kcal/mol）-151.4 ±9.8过敏性NP对接评分（kcal/mol）血管生成抗癌致xicity溶血IL 4诱导能力2JPK- 狂野2JPK-突变体2KUY-野生2KUY-突变体KKWGWLAWVDPAYEFIKGFGKGAIKEGNKDKWKNIRKWPWLAWVEGAYEYIKGWGKGAVREGQKEKWRNVKPAWCWYTLAMCGAGYDSGTCDYMYSHCFGIKHHSSGSSSYHCRPAWGWYTLALGGAGYDSGTCDYMYSHCFGIKHHSSGSSSYHG细菌素乳球菌素-G细菌素乳球菌素-G细菌素糖球菌素F细菌素糖球菌素F-114.4±-138.9±ACPACPACPACP过敏原非过敏原非过敏原溶血性非溶血性非溶血性非抗血管生成抗血管非-ToXin 非 -ToXinToXin非到IL 4诱导剂非 IL 4诱 导 剂非 IL 4诱 导 剂非 IL 4诱导剂2.510.4-159.6±-126.5±-129.6±26.2-98.0 ±13.24.19.8-143.2±-155.3±7.17.5-128.3±-100.8±-137.8±20.19.510.2N. Balmeh等人医学信息学解锁23（2021）1005156图三. Spike和2JPK相互作用。答：使用LigPlot绘制的细菌素乳球菌素-G亚基β肽与SARS-CoV-2病毒刺突蛋白的疏水相互作用和氢键的二维图。B：2 JPK/Spike复合物的三维结构;肽链以粉红色呈现，Spike以李子色呈现，Spike蛋白在相互作用中的重要氨基酸以玫瑰棕色呈现。(For对本图中颜色图例的解释，读者可参考本文的网络版。）4. 讨论自COVID-19爆发以来，人类发现几乎没有治疗危及生命的冠状病毒感染的选择。SARS和MERS-CoV的爆发导致对冠状病毒科进行更多的研究;然而，还没有确定的药物来治疗这些冠状病毒。在过去的17年里，冠状病毒表现出短暂的性质，并导致流行病;这一特征阻止了原型冠状病毒抑制剂发展为临床前阶段因此，寻找广谱抑制剂来降低人类冠状病毒感染的影响似乎是一个具有挑战性的研究热点。SARS-CoV-2通过Spike与ACE 2结合进入宿主细胞，然后由RdRp转录病毒RNA，病毒RNA被复制和转录，最终在细胞质中合成N蛋白。而其他病毒SP如刺突蛋白、M蛋白和E蛋白在内质网（ER）中转录和翻译。SARS-CoV-2的重要蛋白经3CL蛋白加工后，见图4。Spike和2KUY相互作用。A：使用LigPlot绘制的细菌素糖蛋白F肽与SARS-CoV-2病毒刺突蛋白的疏水相互作用和H键的二维图。乙：2KUY/Spike复合物的三维结构;肽链以青色着色，Spike以李子色呈现，Spike蛋白在相互作用中的重要氨基酸以玫瑰褐色呈现。(For对本图中颜色图例的解释，读者可参考本文的网络版。）N. Balmeh等人医学信息学解锁23（2021）1005157图五. 3CL和2JPK相互作用。A：使用LigPlot绘制的细菌素乳球菌素-G亚基β肽与SARS-CoV-2病毒的3CL的疏水相互作用和H键的二维图。B：2 JPK/3CL复合物的三维结构;肽链以粉红色呈现，3CL以土黄色呈现，3CL蛋白在相互作用中的重要氨基酸以浅绿色呈现。 (For关于本图图例中颜色的解释，请读者参阅本文）。在ER-高尔基体中间室（ERGIC）组装以形成成熟病毒体。最后，新生病毒体从宿主细胞中释放出来[59]。因此，可以知道作为抗击和控制COVID-19的合适治疗靶点。在一项调查中，筛选了近32，297种潜在的抗病毒植物化学物质，以选择可以阻止3CL活性和复制的前九种命中物。因此，许多这些药用植物化合物 有 被 已经 使用 治疗 各种病毒性疾病成功[47]另一项计算机模拟研究也表明，SARS-CoV和SARS-CoV 2主要蛋白酶的配体结合非常相似，并且还证实了氯苯基-吡啶基-甲酰胺的衍生物对3CL具有最强的亲和力[48]。此外，一项研究通过虚拟筛选确定了天然产物中的顶级化合物，这表明simeprevir和loniflavone对Spike的亲和力最高，conivaptan和amyrin对核衣壳蛋白的亲和力最高[52]。几见图6。3CL和2KUY相互作用。A：使用LigPlot的细菌素糖蛋白F肽与SARS-CoV-2病毒的3CL的疏水相互作用和H键的2-D图片。乙：2KUY/3CL复合物的三维结构;肽链以粉红色呈现，3CL以土黄色呈现，3CL蛋白在相互作用中的重要氨基酸以浅绿色呈现。（有关此图例中颜色的解释，请读者参考本文的Web版本N. Balmeh等人医学信息学解锁23（2021）1005158见图7。N蛋白与2JPK互作。答：使用LigPlot绘制的细菌素乳球菌素-G亚基β肽与SARS-CoV-2病毒N蛋白的疏水相互作用和氢键的二维图。B：2 JPK/N蛋白复合物的三维结构;肽链以粉红色呈现，N蛋白以浅灰色呈现，N蛋白在相互作用中的重要氨基酸以紫色呈现。(For对本图中颜色图例的解释，读者可参考本文的网络版。）见图8。N蛋白与2KUY的相互作用。A：使用LigPlot绘制的细菌素糖蛋白F肽与SARS-CoV-2病毒N蛋白的疏水相互作用和H键的二维图。乙：2KUY/N蛋白复合物的三维结构;肽链以青色着色，N蛋白以浅灰色呈现，N蛋白在相互作用中的重要氨基酸以紫色呈现。 (For关于本图图例中颜色的解释，请读者参阅本文）。通过对COVID-19临床试验机制研究的研究表明，Remdesivir是一种潜在的SARS-CoV-2 RNA链终止剂药物，可有效阻止其RdRp [60]。最后，美国食品和药物管理局（FDA）批准Remdesivir作为抑制SARS-CoV-2繁殖的有效药物[61]。在以前的研究中，抑制剂通常用于一种或两种蛋白质，而在本研究中，具有益生菌特性的生物AMP用于抑制病毒基础蛋白，包括RdRp、3CL、Spike和N蛋白。生物AMP的物理化学和结构特性是决定其对目的细胞的特异性的重要因素。相应地，它们是具有不同结构和抗微生物特征的有效药物，可以作为治疗COVID-19感染的最有希望的未来候选药物比如说奥列格N. Balmeh等人医学信息学解锁23（2021）1005159见图9。RdRp和2JPK相互作用。A：使用LigPlot的细菌素乳球菌素-G亚基β-肽与SARS-CoV-2病毒的RdRp的疏水相互作用和H-键的2-D图片。乙：2 JPK/RdRp复合物的三维结构;肽链以粉红色表示，RdRp以浅蓝色表示，RdRp在相互作用中的重要氨基酸以浅灰色表示。(For关于本图图例中颜色的解释，请读者参阅本文）。见图10。RdRp和2KUY相互作用。A：使用LigPlot绘制的细菌素糖蛋白F肽与SARS-CoV-2病毒的RdRp的疏水相互作用和氢键的二维图。乙：2KUY/RdRp复合物的三维结构;肽链以粉红色表示，RdRp以浅蓝色表示，RdRp在相互作用中的重要氨基酸以浅灰色表示。(For对本图中颜色图例的解释，读者可参考本文的网络版。）Kit和Yuriy Kit收集了一些关于一组不同来源的天然肽的信息。他们提出，一些肽如调节血压的血管紧张素、作为炎症介质的缓激肽和作为牛奶和乳制品的生物活性成分的β-酪激肽1，可以作为治疗COVID-19疾病的新药[40，41]。也许选择肽来源的最佳选择是使用益生菌，因为它们是天然的。有益于人体健康，因此也可用于人们的日常生活中，饮食，已被声明为通过制造有用的化合物来补充人类健康的食物[62]。本研究通过对多种生物抗菌肽的研究，并考察了它们对Spike、RdRp、3CL和N蛋白的作用，从乳酸乳球菌（Lactococcus lactis）和植物乳杆菌（Lactobacillus Plantarum）中分别筛选出两种与Spike、RdRp、3CL和N蛋白具有最高亲和力的生物抗菌肽，分别命名为glycocin F和lactococcine G。这两种益生菌的其他产品没有副作用，用于食品工业。N. Balmeh等人医学信息学解锁23（2021）10051510见图11。对于SARS-CoV-2复合物的2 JPK肽和刺突蛋白，示出了整个MD模拟时间尺度（45 ns）的RMSD图。正如以前的研究所声称的那样，服用维生素D可以防止SARS-CoV-2病毒的增殖，据我们所知，乳制品反过来含有维生素D [63]。值得注意的是，使用包含产生球蛋白F和乳球蛋白G的乳酸乳球菌和植物乳杆菌的乳制品，可以使维生素D的消耗使抑制作用根据获得的两种生物抗菌肽的优点，我们可以生产基于乳酸乳球菌和植物乳杆菌益生菌的乳制品，以控制和预防COVID-19疾病。此外，所述生物抗菌肽可用作不同剂量的合成药物。如果生物AMP需要作为高浓度药物使用，则因此，就其可能的负面作用而言，对甘氨酸F和乳球菌素G进行了检查，结果显示过敏性是最重要的因此，为了解决这个问题，肽manip-为了达到适当的条件，进行了振动由于COVID-19大流行给各国带来的成本， 治疗与低成本是非常 宝贝 乳酸链球菌和植物乳杆菌益生菌在乳制品中发现，可以用来控制这种致命的疾病。此外，经处理的糖球蛋白F和乳球蛋白G可用作抑制SARS-CoV-2病毒进入、复制和表达的治疗靶点。 发展 在 一 各种 可能的 药物输送图12个。 RMS波动图。A：穗蛋白氨基酸的波动B：2JPK肽氨基酸的波动图十三. 突变后2 JPK/刺突蛋白相互作用的3-D相互作用和从Discovery Studio获得的MD模拟。重要的氨基酸刺突蛋白质是黑色的，并显示在球和棒的风格。参与相互作用的肽的重要氨基酸也以粉红色，绿色和紫色三种颜色显示。（有关此图例中颜色的解释，请读者参考本文的Web版本N. Balmeh等人医学信息学解锁23（2021）10051511机制等5. 结论基于所进行的研究，表明来自乳酸乳球菌（Lactococcus lactis）的糖球蛋白F和来自植物乳杆菌（Lactobacillus Plantarum）的糖球蛋白G是与SARS-CoV-2 S、N蛋白和3CL蛋白酶具有高亲和力结合的共同肽。此外，发现乳球菌素G对RdRp蛋白具有高亲和力。本研究表明，优化的Glycocin F和Lactoccine G可将这两种生物肽转化为合适的治疗因子，用于SARS-CoV-2蛋白的抑制，且无副作用。因此，这些肽可以被认为是控制COVID-19疾病的潜在药物。然而，需要对肽的纯化、表征和突变以及它们对SARS-CoV-2病毒的抗病毒作用的可能性进行更多的实验和临床前研究，资金来源这项研究没有从公共、商业或非营利部门的资助机构获得任何具体的竞合利益作者声明，他们没有已知的可能影响本文所报告工作致谢作者希望感谢国家遗传工程和生物技术研究所（NIGEB）在本项目中的友好合作。缩写冠状病毒病19（COVID-19）3-糜蛋白酶样（3CL）M（膜）E（信封）N（核衣壳）开放阅读框（ORF）血管紧张素转换酶2核糖核蛋白RNA依赖性RNA聚合酶（RdRp）生物抗菌肽（bio-AMP）寨卡病毒（ZIKV）登革热病毒（DENV）（27）甲型流感病毒（IAV）单纯疱疹病毒（HSV）（29）丙型肝炎病毒（HCV）（30）人体免疫机能丧失病毒（艾滋病毒）均方根偏差（RMSD）和均方根波动（RMSF）美国食品药品监督管理局（FDA）引用[1] Gorbalenya AE，Baker SC，Baric RS，de Groot RJ，Drosten C，Gulyaeva AA，等.的种严重急性呼吸综合征相关冠状病毒：分类2019- nCoV并命名为SARS-CoV-2。自然微生物学2020;5：536-44.网址：http：//doi.org/10.1101/2020.02.07.937862v1[2] Li Q，Guan X，Wu P，Wang X，Zhou L，Tong Y，et al.新型冠状病毒感染的肺炎在中国武汉的早期传播动态。新英格兰医学杂志2020.https://doi.org/10.1056/NEJMoa2001316网站。[3] Soremekun OS，Omolabi KF，Soliman MES.差异表达基因的鉴定和分类揭示了潜在的相关分子特征SARS-CoV-2感染的肺腺癌细胞。2020年：100384。https://doi.org/10.1016/j.imu.2020.100384网站。[4] [10]李国忠，李国忠，李国忠.鉴定SARS冠状病毒主要蛋白酶3CLpro的新型抑制剂。生物化学2004;43（17）：4906-12. https://doi.org/10.1021/bi0361766网站。[5] 作者声明：J.中国2019年冠状病毒病（COVID-19）爆发的特点和重要教训：中国疾病预防控制中心72314例报告摘要。Jama 2020。https://doi.org/10.1001/jama.2020.2648网站。[6] Balmeh N，Mahmoudi S，Mohammadi
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