Производные усниновой кислоты успешно воюют со штаммами коронавируса

Вещества, синтезированные на основе усниновой кислоты, содержащейся в лишайниках, подавляют рост трех штаммов SARS-CoV-2. Такое открытие сделала команда российских ученых, сообщает 2 ноября пресс-служба Российского научного фонда.

Поскольку использование природных соединений в качестве стартовых площадок для синтеза новых соединений с противовирусными свойствами является перспективным направлением медицинской химии, ученые выбрали направлением своей работы исследования соединений на основе усниновой кислоты.

В исследовании были задействованы ученые из Новосибирского института органической химии им. Н. Н. Ворожцова СО РАН, Государственного исследовательского центра вирусологии и биотехнологии «ВЕКТОР» (Кольцово), Алтайского государственного университета (Барнаул) и Теоретической группы «Кванты и динамика» из Уфы.

Производные усниновой кислоты, как установили исследователи, связываясь с белками на поверхности вируса, меняли их пространственную структуру, что делало невозможным проникновение вируса в клетки человека. Полученные в результате проведенных исследований данные помогут в разработке новых препаратов для борьбы с разными штаммами коронавируса.

Результаты исследования ученые представили в статье «(+)-Усниновая кислота и ее производные как ингибиторы широкого спектра вирусов SARS-CoV-2», опубликованной в журнале Viruses.

Размножение вирусов происходит в организме хозяина, в который они внедрились. Поверхность патогена покрыта белками гликопротеинами, которые соединены с цепочками сахаров.

Именно взаимодействие этих белков с рецептором клетки хозяина позволяет вирусу проникать туда. А далее он использует эту клетку для воспроизводства всё новых и новых копий, которые, разорвав мембрану клетки, проникают в соседние клетки и вызывают развитие инфекции.

Ученые синтезировали 12 соединений на основе усниновой кислоты и изучили их активность в отношении штаммов SARS-CoV-2.

Усниновая кислота, содержащаяся в лишайниках, имеет структуру из трех углеродных циклов — двух шестичленных и одного пятичленного. Созданные новые производные различались по строению углеродных циклов и функциональным группам, которыми определяются свойства соединения. Так, одни молекулы кислоты содержали дополнительные атомы серы, другие — группы -OH.

Противовирусную активность новых соединений исследователи проверили на клеточных культурах, которые заразили исходным уханьским штаммом коронавируса. Эффекты от различных производных оказались также различными. Серосодержащее производное было токсичным, но при этом очень слабо подавляло вирус.

Дополнительная группа -OH не оказывала видимого действия на клетки, но в значительной мере препятствовала развитию вируса.

Самые активные из синтезированных соединений ученые протестировали еще и на штаммах «дельта» и «омикрон». В результате одно из производных, содержащее группу -OH в одном из циклов, показало высокую активность против всех этих штаммов.

Ученые исследовали механизм противовирусного действия модифицированных молекул усниновой кислоты. С этой целью псевдовирусными частицами, на поверхности которых, как и у коронавируса, находился гликопротеин S — так называемый шиповидный белок, были заражены клеточные культуры.

Далее исследователи обработали их усниновой кислотой и ее производными, чтобы оценить процент заражений. Было установлено, что, в отличие от исходной молекулы, пять ее производных не позволяли вирусу проникать в клетку хозяина. Проявившее в предыдущих экспериментах наибольшую противовирусную активность соединение и в этом случае оказалось наиболее эффективным.

В результате экспериментальных исследований и молекулярного моделирования ученые установили, что производные усниновой кислоты, связываясь с гликопротеинами патогена, изменяли их структуру и вирус не мог взаимодействовать с мембраной клетки.

Руководитель проекта, ведущий научный сотрудник Новосибирского института органической химии, доктор химических наук Ольга Яровая пояснила:

«Основное отличие нашей работы — это синтез новых соединений на основе природных веществ. Нами были протестированы соединения, полученные из усниновой кислоты. Некоторые ее производные проявляли широкий спектр противовирусной активности, а использование псевдовирусной системы показало, что эти вещества являются ингибиторами входа вируса в клетку».

Александр Филимонов, младший научный сотрудник Новосибирского института органической химии, добавил: «Следующим этапом этой работы будет синтез более сложных производных с целью получить более активные соединения»

Ученые считают, что их исследование поможет в разработке новых соединений, подавляющих активность разных штаммов коронавируса.