植物代谢产物筛选：SARS-CoV-2候选抗病毒药物的虚拟筛选和ADME分析

医学信息学解锁20（2020）100367抗SARS-CoV-2植物代谢产物的筛选及药动Kazi Faizul Azima，b，*，Sheikh Rashel Ahmeda，c，Anik Banik a，Md Mostafigur Rahman Khan a，Anamika Deba，Saneya Risa Somana aa锡尔赫特农业大学生物技术和遗传工程学院，锡尔赫特，3100，孟加拉国b孟加拉国锡尔赫特农业大学微生物生物技术系，锡尔赫特，3100cSylhet农业大学植物和环境生物技术系，Sylhet，3100，孟加拉国A R T I C L EI N FO保留字：SARS-CoV-2植物代谢产物主要蛋白酶蛋白分子对接ADME分析药物靶标A B S T R A C T新型冠状病毒的突然爆发，由于其感染率和死亡率，引起了全球的关注。尽管进行了广泛的研究，但仍然没有特异性药物或疫苗来对抗SARS-CoV-2感染。因此，本研究旨在通过虚拟筛选方法和各种计算分析来评估一些植物源活性化合物的抗SARS-CoV-2候选药物。利用分子对接技术，对SARS-CoV-2主要蛋白酶蛋白（MPP）、Nsp9 RNA结合蛋白、刺突受体结合结构域、刺突胞外结构域和HR 2结构域等27种植物代谢产物进行了筛选四种代谢产物，即，积雪草酸、Avicularin、guajaverin和醉茄素显示出与所有关键蛋白质的最大结合亲和力，这与最低的整体结合能有关。每个病毒蛋白的关键结合位点和药物表面热点被解开。进一步采用最佳候选物进行ADME（吸收、分布、代谢和排泄）分析，以研究其药物特征。结果表明，没有一种化合物产生任何可能降低其药物相似性的不良后果。对毒性模式的分析显示，化合物无显著的致瘤性、致突变性、刺激性或生殖作用。然而，醉茄素在前四个候选物中具有相当大的细胞毒性和免疫毒性。顶级候选药物的大多数靶点类别属于酶类（例如，氧碘还原酶、水解酶、磷酸酶）。此外，药物相似性预测的结果显示了积雪草酸的两种批准的结构类似物，即氢化可的松（DB 00741）（先前用于SARS-CoV-1和MERS）和地诺前列素-氨丁三醇（DB 01160），来自DrugBank。此外，还有另外两种生物活性化合物，莫匹罗星（DB 00410）和辛伐他汀（DB 00641）可能是治疗病毒感染的一种选择的这项研究可能为开发有效的药物和预防措施铺平道路SARS-CoV-2。由于令人鼓舞的结果，我们强烈建议进一步的体内试验，我们的研究结果的实验验证。1. 介绍新型冠状病毒（SARS-CoV-2）感染的突然爆发源于中国武汉，迄今为止，除少数国家外，已蔓延至世界各地[1]。该病毒是导致新型疾病的原因截至2020年4月23日，世界卫生组织（WHO）估计新冠病毒已触及213个国家，地区或领土[2，3]。感染率正在上升。然而，世卫组织估计的SARS-CoV-2的致死率（3.4%）低于先前的致命疾病SARS和MERS，死亡率分别为9.6%和35%[4，5]。冠状病毒是有包膜的、阳性单链RNA病毒，具有26 kb至32 kb的大基因组大小。这些病毒代表四个亚科，包括α-、β-、γ-和δ-冠状病毒。当比较这些病毒的基因组序列时，SARS-CoV-2与SARS-CoV的序列相似性大于MERS-CoV [6]。但它们也表现出可能影响其发病过程的差异[7，8]。SARS-CoV-2通过在呼吸道中表达的ACE受体的相同进入点感染人类[9，10]。然而，在这方面，* 通讯作者。微生物技术系，锡尔赫特农业大学，锡尔赫特，3100，孟加拉国。电子邮件地址：faizulazim22@outlook.com（K.F. Azim）。https://doi.org/10.1016/j.imu.2020.100367接收日期：2020年5月12日;接收日期：2020年6月5日;接受日期：2020年2020年6月9日在线提供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/imuK.F. Azim等人医学信息学解锁20（2020）1003672表1研究中使用的植物代谢物列表及其来源和活性。Metabolic PubChem CID类源活动引用大蒜素65036含硫化合物大蒜抗微生物、抗病毒抗氧化剂、抗癌活性[25]穿心莲5318517二萜类化合物穿心莲抗氧化、抗炎和抗癌[26]芹菜素5280443风味蔬菜和水果有效的癌症，抑郁症，糖尿病阿尔茨海默&积雪草酸119034糖苷配基型五环三萜积雪草抗氧化剂，心脏保护，抗炎，抗肿瘤，神经保护，抗菌[28日]Avicularin 5490064 quercetin-3-a-Larabinofuranoside（flavone）番石榴、截叶胡枝子抗炎、抗氧化、肝保护活性[29]辣椒碱1548943辣椒属生物碱瘙痒症，缓解疼痛，非甾体抗炎药引起的胃炎[30个]肉桂醇596375 Phenylpropanoid Piper bet免疫调节，自由基清除[31]Cinnamic acid 444539 Aromatic carboX ylic acids肉桂属物种抗菌，抗真菌，抗疟疾，抗结核[32]姜黄素969516多酚类化合物姜黄抗菌、抗炎、抗病毒、抗氧化、抗氧化关节炎抗癌活性&[33个]丁香酚3314苯丙素罗勒，Eugenia caryophyllata抗菌、抗炎、镇痛和抗氧化剂[34个]阿朱酮14034821阿朱酮等化合物具有抗氧化作用，抗动脉粥样硬化、抗炎、抗癌活性[35]第三十五届高良姜素5281616 Flavonol Honey，高良姜，高良姜抗癌、抗突变、抗氧化、清除自由基等。[三十六]龙胆酸3469酚酸龙胆，柑橘，H.月季，O. europaea，S.indicum抗氧化剂，神经保护，抗氧化，保肝，抗微生物活性[37个]Luteolin 5280445风味胡萝卜，芹菜辣椒，橄榄薄荷心脏保护和抗糖尿病活性抗癌、抗氧化、抗微生物、抗炎和活性[第四十届]m-Coumaric acid 637541酚酸龙葵在药理活性中的作用[41][42]胡萝卜素638024生物碱Piperspp.抗癌、抗菌、抗疟疾[42]Quercetine 5280343 Flavour多种植物物种抗氧化剂，心血管，抗病毒，抗炎，抗癌，抗菌[四十三]Swertiamarin 442435裂环烯醚萜苷Swertia chirata抗关节炎，抗糖尿病，抗肿瘤，抗糖尿病肝炎，抗菌，抗动脉粥样硬化[第四十四届]长春碱15376生物碱抗关节炎、抗癌功效脑部疾病、抗溃疡活性、脑血管疾病[47个]Vitexin 5280441芹菜素黄酮苷芹菜属植物抗炎作用，抗氧化作用，抗癌作用抗病毒作用Withaferin 265237 Steroidal lactoneWithania somnifera抗癌，适应性，抗应激，免疫调节，抗肿瘤抗炎、抗肿瘤、心脏保护和神经保护活性。[四十八][四十九]抗溃疡、抗菌、细胞毒性作用[50]在各种蛋白质中，四种蛋白质通常存在于所有冠状病毒的结构中，代表刺突（S）、包膜（E）、膜（M）和核衣壳（N）[8]。病毒进入宿主细胞的最初和重要阶段是受体识别[11]。病毒颗粒的粘附涉及M蛋白和E蛋白，而病毒结合和进入宿主细胞是在SARS-CoV-2血管紧张素转换酶的协助下通过S蛋白进行的[10，12]。冠状病毒（SARS-CoV-2）属于β-冠状病毒家族，其负责引起严重的人类呼吸综合征[3，13]。该病毒主要通过社区传播，而SARS和MERS通过医院传播影响人们[14]。它可以通过呼吸道飞沫从一个人传播到另一个人。SARS-CoV-2感染患者具有一般体征和症状，最初患有普通流感样发热、痰产生、呼吸困难、头痛、咽喉痛/咽痛和腹泻，这可能进一步导致包括致命性肺炎在内的危及生命的症状[15]。受COVID-19影响的患者，无论是有症状还是无症状，都被检测到鼻子区域的病毒载量高于喉咙[16]。危重患者随着疾病的进展具有一系列复杂性。抗病毒药物的有效性和安全性需要临床评估审判[3]。目前还没有一种有效、安全和特异性的潜在治疗方法，迄今为止，已被批准用于快速治疗这种新的呼吸系统综合征[17，18]。一些药物的临床试验已经开始，但到目前为止，只有少数候选药物在体外研究中显示出一定的疗效[19]。没有多少进展到随机动物或人体试验;因此，它们在对抗感染方面的用途可能有限[19]。许多国家和一些制药公司宣布了它们在研制抗病毒疫苗（如亚单位疫苗、mRNA疫苗、DNA疫苗、活载体疫苗）方面的进展和计划。但是，人类疫苗从概念到许可证的开发过程可能需要数年时间[20]。由于疫情仍在蔓延，药用植物可尽早替代用于制药。几位科学研究人员报告了植物的有益性，因为它们的药用价值和作为药物的治疗用途来自古代[21]。不同植物部分的植物来源的活性化合物可用于治疗疾病，包括腹泻、头痛和炎症，以及细菌和真菌感染。从史前时代开始，传统的人们利用这些植物来治疗健康恶化的疾病，因为存在许多植物化学物质[22]。各种限制与现代治疗方案相关，包括耐药性，严重的副作用，不良反应，复杂的药物治疗等天然产品有可能形成整体医疗保健的基础[23]。抗氧化剂的特性使药用植物瓜哈韦林5481224黄酮番石榴抗牙菌斑活性[38个]山奈酚5280863黄酮苷元蔬菜和水果抗炎，抗氧化，抗菌，抗肿瘤，[39]第三十九章当药宁5491517裂环烯醚萜苷掌叶獐牙菜药理学活性[45个]百里醌10281单萜黑种草抗氧化和抗炎特性，抗菌，[46个]K.F. Azim等人医学信息学解锁20（2020）1003673þ表2筛选的前4种代谢物的全局结合能和相互作用位点分析大分子配体全球能源ACE评分面积配体结合残基6 W 63α-酮酰胺（对照品）-56.92-16.84 4560 526.40 Asp197，Leu272，Gly275，Leu286，Leu287，Asp2896W4BHis41，Met49，Tyr54，Asn142，Met165Avicularin-48.62-18.50 4694 532.10 Thr25，Thr26，His41，Cys44，Ser46，Met49，Gly143，Cys145瓜尔豆苷-48.48-15.12 4450 497.50 Thr 25，His 41，Cys 44，Met 49，Asn 142，Cys 145，Met 165，Asp 187，Arg 188 Withaferin-48.46-14.08 4984 597.40 His 41，Met 49，Met 165，Pro 168，Ala 191α-酮酰胺（对照）Phe41，Trp54，Ile66，Thr68，Glu696VYB积雪草酸-50.04-16.37 4998 564.20 Met 13，Gly 39，Arg 40，Phe 41，Val 42，Phe 57，Pro 58，Ile 66 Withaferin-47.95-13.304896 570.40 Arg 40，Val 42，Phe 57，Pro 58，Lys 59，Ser 60，Ile 66瓜苷-42.72-10.63 4548 641.40 Asn 1，Asn 2，Glu 3，Gln 50，Pro72，Pro73阿维菌素-39.83-23.80 4556 514.50 Met 49，Met 165，Glu 166，Thr 190α-酮酰胺（对照）-63.94-17.32 5728 705.10 Thr547，Gly548，Thr549，Asp745，Val9766LVNAsiaticacid-60.68-22.33 6276 771.50 Phe338， Ala363，Tyr365，Leu368，Cys379，Pro384，Leu387，Leu390，Phe392，Val395，Cys432，Ile434，Leu513，Val524瓜尔豆苷-60.19-20.49 5760 793.10 Ile 410，Pro412，Leu 425，Pro426，Cys 432，Val 433，Phe 464，Val 512，Leu 513瓜尔豆苷-55.24-17.515208 659.20 Ile 410，Pro412，Lys 424，Gly 431，Cys 432，Val 433，Val 512Avicularin-52.93 - 17.15 5474 683.30 Ala411，Pro412，Leu425，Cys432，Val433，Val512α-酮酰胺（对照）Ile16，Asn20，Lys24，Asn27，Glu286M0J瓜尔豆苷-28.73-2.13 3696 443.50 Asp 17，Arg 18，Glu 21，Lys 24脱水非林-28.11-1.24 4376 507.70 Lys 14，Lys 24，Arg 18天门冬氨酸-27.58-1.12 4366 500.30 Lys 14，Lys 24，Asp 17，Arg 18，Glu 21阿维菌素-26.48-1.22 3986 465.10 Asp 17，Arg 18，Glu 21，Asn 20α-酮酰胺（对照）Lys94，Tyr196，Asp206，Glu208，Val209，Asn2106LU7Guajaverin-47.34-11.22 4554 575.60 Leu95，Gln98，Ala99，Glu208，Asn210，Ala396，Lys562，Trp566乙酰肝素-46.84-11.13 5598 640.50 Leu 95，Gln 98，His 195，Tyr 196，Lys 562积雪草酸-45.69-13.09 5978 691.70 Leu 95，Gln 98，Ala 99，Tyr 202，Asp 206，Glu 208，Val 209，Ala 396，Lys 562，Pro565，Trp 566 Avicularin-43.13-11.09 5232 604.20 Lys 94，Leu 95，Tyr 196，Val 209，Asn 210，Ala 396，Lys 562α-酮酰胺（对照）-56.13-15.07 4578 492.00 Asp197，Lys236，Tyr237，Leu272Avicularin-54.04-14.77 4584 520.60 His41，Met49，His164，Met165，Glu166，Pro168，Thr190，Asp187，Arg188，Gln189 Guajaverin-51.69-12.92 4182 515.50 Met49，Phe140，His163，His164，Met165，Glu166，Arg188，Gln192Thr 24，Met 49，His 41，Cys 145，Met 165，Arg 188蛋氨酸（Met49，Leu141，Asn142，Ser144，Cys145，His 163，Glu166）有效治疗危及生命的疾病，如癌症、阿尔茨海默将天然产物作为新的药物或药物来抵抗新出现的病毒SARS-CoV-2，可以绕过合成药物的副作用。因此，本研究旨在通过虚拟筛选方法和各种计算研究来评估一些植物活性化合物作为抗SARS-CoV-2药物候选物。2. 材料和方法2.1. SARS-CoV-2蛋白/蛋白结构域和植物代谢产物的提取SARS-CoV-2主要蛋白酶（6 W 63、6LU 7）、Nsp 9（非结构蛋白-9）RNA结合蛋白（6 W 4 B）、刺突受体结合结构域（6 M0 J）、刺突胞外结构域（6VYB）和HR 2结构域（6LVN）的3D结构从RCSB蛋白质数据库中检索[51]。从PubChem数据库（https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/）中以SDS（3D）格式提取了属于不同类别的共27种植物代谢物（表1）[52]。这些结构通过OpenBabel v2.3进一步转换为PDB格式[53]。2.2. 抗SARS-CoV-2蛋白/蛋白结构域植物代谢产物的筛选分子对接是针对致命病原体的特定药物靶标筛选合适治疗剂的有效方法[54]。这个强大的工具用于模拟小配体之间的相互作用，大分子，从而为药物发现铺平了道路[55]。使用PatchDock服务器确定了27种植物代谢物与不同SARS-CoV-2蛋白/蛋白结构域（药物靶标/大分子）的结合亲和力[56]。最近，实验研究表明α-酮酰胺（CID 6482451）是SARS-CoV-2 MPP抑制剂[57]。配体用作本研究的阳性对照，并用于针对所有六个大分子的对接分析。对接的复合物通过FireDock细化工具进一步细化[58]。通过Discovery Studio v3.1和PyMOL v2.0可视化配体键合复合物[59，60]。2.3. 药物表面热点分析及配体结合口袋预测通过使用LigPlot、Discovery Studio和PyMOL v.2.0软件研究与顶部代谢物的对接复合物，分析SARS-CoV-2蛋白的药物表面热点[59，60]。积雪草酸，avicularin，guajaverin，和withaferin与six大分子的结合模式进行了比较结构分析。此外，还研究了α-酮酰胺与所研究的蛋白质的相互作用。2.4. 主要代谢产物吸收、分布、代谢和排泄（ADME）是影响药物水平和药物暴露于生物体内组织药物的药理学活性和性能在很大程度上受这些参数控制[61]。SwissADME服务器用于评估前四种代谢物的ADME特性[62]。采用BOILED-Egg模型，K.F. Azim等人医学信息学解锁20（2020）1003674----图1.一、积雪草酸（A）、愈创木苷（B）、avicularin（C）和醉茄素（D）的化学结构。计算研究化合物中的血脑屏障（BBB）[63]。通过Pro-ToX II服务器分析了最佳候选药物的相对X性[64]。这个流行的网络服务器通过结合分子相似性、片段倾向性和片段相似性方法有效地预测各种毒性终点。服务器还基于与具有已知半数致死剂量（LD50）的化合物的二维（2D）相似性的分析来预测经口毒性。用于预测的集合由约38，000种独特化合物组成，其具有在啮齿动物中测量的已知口服LD 50值[65]。此外，OSIRISProperty EX plorer用于研究这些化合物的不良影响[66]。2.5. 药物库中药物靶点和可用药物分子的预测利用SwissTargetPrediction来估计预测的候选药物的可能的大分子靶标[67]。该服务器基于2D和3D相似性的组合进行预测，其中包含370000 种 已 知 生 物 活 性 化 合 物 ， 大 约 3000 种 蛋 白 质 。 此 外 ，SwissSimilarity网络工具用于基于预测的顶级候选药物的同源性筛选来鉴定针对SARS-CoV-2的潜在药物分子。该服务器允许对几个小分子文库进行基于配体的虚拟筛选，以使用不同的方法从DrugBank中找到批准的、实验性的或可商购的药物，包括FP 2指纹、电成形、spectrophores和EST-IT [68]。3. 结果3.1. 抗SARS-CoV-2对检索到的SARS-CoV-2蛋白质/蛋白质结构域（大分子）和植物代谢产物（配体）的结构进行优化，并用于分子对接，预测上述配体与大分子之间的亲和力。 基于全局结合能对代谢物进行排序，结果表明，在最小结合能方面，每种大分子的前四个评分者（代谢物）相同（表2和补充文件1）。在每种情况下，积雪草酸、avicularin、guajaverin和withaferin显示出与六种研究的大分子的最佳结合相互作用（图1和表2）。此外，积雪草酸表现出与SARS-CoV-2主要蛋白酶（53.05 kcal/mol）、Nsp 9 RNA结合蛋白（50.04 kcal/mol）和刺突胞外结构域（60.68 kcal/mol）的最高结合亲和力（图2和表2），而愈创木苷与刺突受体结合结构域和HR 2结构域的结合能为47.34千卡/摩尔，28.73kcal/mol（图3表2）。3.2. 药物表面热点分析及配体结合口袋预测对接复合物的结构构象进行了分析，以解开所研究的SARS-CoV-2蛋白的药物表面热点。研究了配体结合模式及其各自位置的相互作用残基（表2）。结果表明，氨基K.F. Azim等人医学信息学解锁20（2020）1003675图二. 积雪草酸与SARS-CoV-2主要蛋白酶（A）、Nsp 9 RNA结合蛋白（B）和刺突胞外结构域（C）的分子相互作用。K.F. Azim等人医学信息学解锁20（2020）1003676图三. SARS-CoV-2主要蛋白酶与Avicularin（A）、HR 2结构域与guajaverin（B）以及刺突受体结合结构域与guaja- verin（C）.K.F. Azim等人医学信息学解锁20（2020）1003677见图4。 前四种代谢物的ADME分析; A：积雪草酸，B：瓜尔豆苷，C：阿维菌素，和D：Withaferin。K.F. Azim等人表8医学信息学解锁20（2020）1003678前四种代谢产物的药物特征和ADME分析。参数Top SARS-CoV-296.36磅2亲脂性LogPo/w（iLOGP）2.95 1.77 1.86 3.24LogPo/w（XLOGP3）5.70 0.43 0.98 3.83LogPo/w（WLOGP）5.03 0.10 0.10 3.35LogPo/w（MLOGP）4.14-2.06-2.06 2.75LogPo/w（SILICOS-IT）3.96-0.10 0.06 3.93共识日志Po/w4.36 0.03 0.19 3.42药代动力学GI吸收高低低高BBB渗透否P-gp底物是否否是CYP1A2抑制剂否CYP2C19抑制剂否CYP2C9抑制剂否CYP2D6抑制剂否CYP3A4抑制剂否LogKp（皮肤渗透）-5.23cm/s-8.64cm/s-8.25cm/s-6.45 cm/s水溶性LogS（ESOL）-6.33-2.99-3.27-4.97溶解度2.29e-4 mg/ml; 4.69e-7 mol/l4.47e-01 mg/ml; 1.03e-03 mol/l2.34e-01 mg/ml; 5.39e-04 mol/l5.01e-03 mg/ml; 1.07e-05mol/l类别难溶性可溶性可溶性中溶性LogS（SILICOS-IT）-4. 28 - 1. 94 - 2. 07 - 3. 79溶解度2.59e-2 mg/ml; 5.31e-05mol/l 4.96e-00 mg/ml; 1.14e-05 mol/l02 mol/l3.71e-0 mg/ml; 8.55e-3mol/l7.54e-02 mg/ml; 1.60e-04mol/l类别中度可溶药物化学Leadlikeness No; 2违规：MW> 350，XLOGP3> 3.5否; 1次违规：MW>350否; 1次违规：MW>350否; 2次违规：MW> 350，XLOGP3> 3.5生物利用度评分0.56 0.17 0.17 0.55疼痛0警报1警报：儿茶酚_A 1警报：儿茶酚_A 0警报综合可达性6.56 5.05 5.04 6.83SARS-CoV-2主要蛋白酶蛋白（6 W 63）的41 - 54位和142-190位氨基酸对结合相互作用至关重要。此外，委员会认为，His41、Cys44、Met49、Asn142、Cys145、Met165参与形成对接复合物的情况配体显示对Nsp 9 RNA结合蛋白的39-73和142-166区域的最高结合亲和力同样，94 - 99和563-566的残基区域被鉴定为刺突受体结合结构域（6M0J）的顶部表面热点，其中位置Lys94、Leu95、Tyr196、Lys562、Trp566是最主要的（表2）。3.3. 热门候选药物不同的ADME属性，即，估计最佳候选药物的理化参数、药理学参数、亲脂性、水溶性、药物化学，以评价其药物特征（图4和表3）。对不同CYP1A2、CYP2D6、CYP2C9、CYP2C19、CYP3A4亚型的抑制作用分析表明，没有候选物与任何细胞色素P450亚型具有这种相互作用的可能性积雪草酸和醉茄素的GI吸收较高，而愈创木苷和Avicularin的GI吸收较低此外，通过BOILED-Egg模型计算血脑屏障（BBB）渗透，其显示在所研究的最佳候选药物中没有BBB渗透。每种候选物都是水溶性的，从中等到高水平，而愈创木苷和avicularin显示出最大的溶解度（表3）。3.4. 热门候选药物预测 的 各种 到X 端点 等 作为 急性毒性，分析了肝毒性、细胞毒性、致癌性、致突变性、免疫毒性、不良结局（ToX 21）途径和毒性靶点（表4）。结果表明，愈创木苷和Avicularin属于5级毒性，而积雪草酸和醉茄苷的预测毒性组分别为4和2（级别越低，毒性越高）。积雪草酸、Avicularin、guajaverin和withaferin的估计LD 50分别为2000、5000、5000和7 mg/kg。图5中的X度雷达说明了与同类平均值相比，正X度结果所有化合物均未显示任 何 不 良 影 响 ， 如 致 瘤 性 、 致 然 而 ， 在 四 种 候 选 物 中 ， 发 现Withaferin相对于XIC，具有相当大的细胞毒性和免疫毒性（图13）。5）。3.5. 药物库中药物靶点和可用药物分子的预测大多数靶类别属于酶、激酶蛋白、氧还原酶（即醛糖还原酶、醛酮还原酶）、磷酸酶和裂解酶（即碳酸酐酶）（图6和表5）。基于配体的虚 拟 筛 选 进 行 预 测 生 物 活 性 的 小 分 子 化 合 物 对 SARS-CoV-2 从DrugBank。发现两种获批药物氢化可的松（DB 00741）和地诺前列素-氨丁三醇（DB 01160）与积雪草酸相似，预测评分分别为50.52和50.53。此外，结果揭示了莫匹罗星（DB 00410）和辛伐他汀（DB00641）与醉茄素的相似性，具有高预测分数（表6）。研究结果表明，这些可能是针对SARS-CoV-2的潜在候选药物，因此需要进一步的实验试验。积雪草酸瓜哈韦林阿维菌素威瑟费林理化式C30H48O5C20H18O11C20H18O11C28H38O6参数分子量488.70克/摩尔434.35克/摩尔434.35克/摩尔470.60克/摩尔氢键受体数量511116氢键供体数量4772摩尔折射率TPSA139.2497.99美元104.19190.28磅2104.19190.28磅2127.49K.F. Azim等人医学信息学解锁20（2020）1003679表4对前四名候选药物的报告进行模拟分类目标预测与概率积雪草酸Aviculerin瓜哈韦林威瑟费林器官对X性肝毒性非活动非活动非活动非活动（0.91）致X性终点致癌性无活性（0.70）（0.80）不活跃（0.79）（0.80）不活跃（0.79）（0.93）不活跃（0.55）至X性终点免疫毒性活跃（0.77）活跃（0.68）活跃（0.93）活跃（0.99）致突变性终点无活性（0.81）不活跃（0.73）不活跃（0.79）不活跃（0.79）至X性终点细胞毒性不活跃（0.73）不活跃（0.72）不活跃（0.69）活跃（0.87）至X21-核受体信号通路至X21-核受体信号通路至X21-核受体信号通路至X21-核受体信号通路至X21-核受体信号通路至X21-核受体信号通路至X21-核受体信号通路芳香烃受体（AhR）无活性（0.99）雄激素受体（AR）失活（0.59）雄激素受体配体结合结构域（AR-LBD）无活性（0.51）无活性芳香酶（0.91）雌激素受体α（ER）无活性（0.73）雌激素受体配体结合结构域（ER-LBD）无活性（0.97）过氧化物酶体激活受体γ（PPAR-γ）无活性（0.97）不活跃（0.85）不活跃（0.92）不活跃（0.98）不活跃（0.98）不活跃（0.85）不活跃（0.99）不活跃（0.93）不活跃（0.90）不活跃（0.96）不活跃（0.97）不活跃（0.97）不活跃（0.92）不活跃（0.99）不活跃（0.94）不活跃（0.98）不活跃（0.63）不活跃（0.54）不活跃（0.80）不活跃（0.60）不活跃（0.98）不活跃（0.91）ToX 21-应激反应途径核因子（红细胞衍生2）样2/抗氧化剂响应元件不活跃（0.89）不活跃（0.91）不活跃（0.94）不活跃（0.86）至X21-应激反应途径热休克因子反应元件（HSE）（0.89）ToX 21-应激反应途径线粒体膜电位（MMP）无活性（0.85）非活动（0.91）不活跃（0.89）非活动（0.94）不活跃（0.89）非活动（0.86）不活跃（0.80）ToX 21-应激反应途径磷蛋白（肿瘤抑制因子）p53无活性（0. 93）活跃（0.55）不活跃（0.72）不活跃（0.75）ToX 21-Stress response pathways ATPase family AAA domain-containing protein 5（ATAD 5）无活性（0.96）不活跃（0.96）不活跃（0.96）不活跃（0.94）4. 讨论SARS-CoV-2的持续感染率和死亡率导致了SARS的复发。研究人员应极大地集中精力制定防治病原体引起的感染的战略[69尽管这一值得称赞的举措，仍然没有特定的药物或批准的疫苗可以治疗SARS-CoV-2感染的患者[72，73]。虽然有些候选人还处于调查阶段，但他们中的许多人提出了有争议的问题[74]。植物来源的天然产物作为药物开发中的先导分子发挥着重要作用[76]。因此，在本研究中，试图评估一些植物来源的代谢产物作为抑制剂的SARS-CoV-2的基础上，其结合的关键蛋白的病原体的亲和力。计算生物学的贡献加速了药物发现的步伐[77]。它现在用于生物制药行业，以发现和开发针对许多传染性病原体的新先导化合物[77，78]。通过这种途径，人们可以看到潜在的小分子作为配体/抑制剂结合的可能性[76]。植物分子如黄芩素、木犀草素、槲皮素和山奈酚是对抗多种重要病毒的K.F. Azim等人医学信息学解锁20（2020）10036710--使用分子对接方法[84冠状病毒的多聚蛋白被蛋白酶切割并转化为成熟的非结构蛋白（Nsp）[87]。作为复制复合物中的推定组分，Nsp9可能具有RNA结合活性。病毒复制复合物通常与膜结合，Nsp9在这种情况下起作用。相反，冠状病毒进入宿主细胞是由形成从病毒表面突出的同源三聚体的跨膜刺突糖蛋白介导的。S蛋白由两个功能亚基组成，分别负责与宿主细胞受体（S1）的结合和病毒与细胞膜（S）的融合。在受体结合亚基与受体连接后，膜融合亚基中的HR 1和HR 2结构域相互作用并形成六螺旋束，这种构象变化导致融合肽的紧密并置，从而导致病毒-细胞膜融合[88]。因此，所有这些蛋白质都代表了SARS-CoV-2的有吸引力的药理学靶点。结 果 显 示 ， 积 雪 草 酸 与 SARS-CoV-2 主 要 蛋 白 酶 （ 53.05kcal/mol）、Nsp 9 RNA结合蛋白（50.04 kcal/mol）和刺突胞外区（60.68 kcal/mol）具有最高的结合亲和力（图2和表2）。值得注意的是，四种代谢产物，即积雪草酸，包括登革热、艾滋病毒、H5N1甲型流感病毒、柯萨奇病毒，Avicularin，guajaverin和withaferin得分最好的每六个X宏，CHIKV和日本脑炎病毒[79]。最近的研究集中在SARS-CoV-2的MPP抑制 剂 ， 即 α- 酮 酰 胺 、 HY-DROXy 、 Remdesivir 、 Chloroquine 和Favipiravir，以评价其作为药物的效力[80，81]。还采用了几种计算机模拟策略来筛选针对SARS-CoV-2的推定候选药物[82，83]。然而，所有这些实验都使用SARS-CoV-2的主要蛋白酶蛋白或RNA依赖的RNA聚合酶作为可能的药物靶点。本研究筛选了SARS-CoV-2主要蛋白酶（6 W 63、6LU 7）、Nsp 9（Non-structural protein-9）RNA结合蛋白（6 W 4 B）、spike receptor binding domain分子并以最小全局结合能结合（表2和补充文件1）。最佳候选物的评分接近或在某些情况下低于α酮酰胺（本研究中使用的阳性对照）（表2）。积雪草酸是一种来自积雪草的三萜类衍生物，具有抗氧化、抗炎和保护特性，可对抗谷氨酸或β-淀粉样蛋白先前诱导的神经毒性[89]。Bian等还报道了抑制活性，积雪草酸的有效性和通过阻断TGF-β/Smad途径对纤维增生性疾病（瘢痕疙瘩）的有效性[90]。Withanolides是WithaniaK.F. Azim等人医学信息学解锁20（2020）10036710图五. 对前四种候选药物的毒性模式; A：积雪草酸，B：瓜尔豆苷，C：阿维菌素，和D：Withaferin。K.F. Azim等人医学信息学解锁20（2020）10036711图六、 积雪草酸（A）、愈创木苷（B）、avicularin（C）和醉茄素（D）的药物靶标预测。具有抗炎、抗癌、适应性和抗氧化作用等药用价值[91]。Withaferin是一种甾体内酯，可抑制HIV-1 LTR转录和病毒复制，还具有抑制单纯疱疹病毒的重要功能[92，93]。它有消炎作用并且还显示出针对Aβ神经毒性的神经保护活性[94，95]。分子对接和模拟研究揭示了醉茄素减弱H1N1流感病毒神经氨酸酶的重要功能[96]。番 石 榴 苷 （ Quercetin 3-arabinopyranoside ） 和 Avicularin（Quercetin- 3-O-α-L-arabinofuranoside）是番石榴的主要活性成分 叶与 降血糖 性能 和 抑制能力脂肪酸的释放[97]。以前，愈创木维林的抗斑块活性归因于其对链球菌生长的杀微生物活性[38]。Avicularin是一种植物类黄酮，具有多种药理学特性，如抗炎作用和抗病原体感染作用[98，99]。Lee等人报道了来自截叶胡枝子的Avicularin的有效抗氧化潜力[100]。研究人员还确定了从Lespedeza cuneata地上部分提取的Avicularin对HepG 2细胞中t-BHP引起的损伤的保肝活性[101]。还建议通过LPS刺激的促炎介质和细胞因子的过度产生来抑制ERK信号传导途径的激活[98]。Avi- cularin可能抑制炎症反应，并引起细胞凋亡通过阻断MEK/NF-κB通路的活化，在体外预防类风湿关节炎（RA）[102]。在本研究中，我们揭示了顶级候选药物与SARS-CoV-2关键蛋白的分子相互作用（图2和3以及表2）。每个配体的结合位点占据了催化结构域SARS-CoV-2主要蛋白酶蛋白[103]。在常见的结合残基中，His41和Cys145形成催化二联体并作为底物识别位点[103，104]。最佳候选物与MPP的活性口袋很好地匹配，其中包括Met49、Gly143、Cys145、Met165、Pro168、Ala191的几个疏水氨基酸残基构成相对疏水的环境，这可能有助于稳定其构象[104]。Nsp9 pro的关键结合位点蛋白（39β环，被认为参与RNA结合[105]。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[106]。这项研究可能有助于揭示目前正在进行的SARS-CoV-2试验的主要药物靶点热点和药物化学。ADME数据，无论是实验测量还是计算预测，都为药物最终如何被身体治疗或接