SARS-CoV-2' 3 CLpro, RdRp, PLpro ve spike proteinlerine karşı sanal tarama yaklaşımlarıyla ilaç adaylarının belirlenmesi: moleküler yerleştirme ve moleküler dinamik çalışmaları

COVID-19 pandemisinin ardından küresel insan hareketliliği normalleşmiş olsa da, hastalık yeni varyantların ortaya çıkması nedeniyle hâlâ önemli bir tehdit oluşturmaktadır ve bu durum, hastalığı ilaç geliştirme açısından önemli bir hedef haline getirmeye devam etmektedir. Hastalığın anlaşılması, etkili tedavi seçeneklerinin geliştirilmesi ve nihayetinde ortadan kaldırılması amacıyla önemli çabalar sarf edilmiştir. Koronavirüslerin, bilinen tüm RNA virüsleri arasında en büyük genom boyutuna sahip olduğu gösterilmiştir; genomları, protein bir kılıf içerisinde yer alan tek sarmallı bir RNA ipliğinden oluşmaktadır. Bu çalışmada, yeni potansiyel inhibitörlerin belirlenmesi amacıyla dört viral protein hedef olarak seçilmiştir. Ana proteaz (3CLpro), SARS-CoV-2'nin en kritik hedeflerinden biridir çünkü viral poliproteinlerin, viral replikasyon için gerekli olan yapısal olmayan proteinlere (NSP'ler) ayrıştırılması için gereklidir; bu nedenle, virüsün yaşam döngüsü açısından hayati bir öneme sahiptir. PLpro ise SARS-CoV-2'nin replikasyonu için gerekli olan başka bir enzimatik proteindir ve enfeksiyon sırasında virüsün konakçının doğal bağışıklık savunmasından kaçmasına yardımcı olması açısından önemli bir rol oynar. SARS-CoV-2 virüsünün yüzeyinde bulunan Spike (S) proteini, virüsün konak hücrelere bağlanmasını ve sonrasında hücre içerisine girişini sağlayan büyük ve karmaşık bir yapıdır. Bu hayati işlevi nedeniyle, yeni inhibitörlerin tasarlanmasında hedef protein olarak seçilmiştir. RNA'ya bağımlı RNA polimeraz (RdRp) enzimi ise viral replikasyon döngüsünde merkezi bir rol oynamaktadır. RdRp, viral genomun sentezinden sorumlu olduğundan, virüsün hayatta kalması ve çoğalması açısından kritik bir öneme sahiptir. Bu özellikler, RdRp'nin SARS-CoV- 2 tedavisindeki vazgeçilmez rolünü açıkça ortaya koymaktadır. Yukarıda belirtilen viral proteinleri hedef alan yeni inhibitör adaylarının belirlenmesinde sanal tarama, moleküler yerleştirme ve moleküler dinamik (MD) simülasyonları gibi çeşitli hesaplamalı yaklaşımlar bir arada kullanılmıştır. Özellikle 3CLpro (PDB: 6LU7) ve RdRp (PDB: 6NUR) enzimlerine yönelik olarak, ZINC15 veritabanından sırasıyla 756.958 ve 193.314 bileşik yapı-temelli sanal tarama ile taranmış; ardından moleküler yerleştirme, 100 nanosaniyelik MD simülasyonları ve bağlanma serbest enerjisi hesaplamaları gerçekleştirilmiştir. Buna ek olarak, PLpro (PDB: 7LOS) ve Spike proteini (PDB: 6M0J) için de sanal tarama çalışmaları ile yeni potansiyel inhibitör adayları belirlenmiştir. PLpro için 2 milyondan fazla ve Spike proteini için 717.652 bileşik, ZINC15 veri tabanından yapı-temelli sanal tarama ile taranmış ve ardından moleküler yerleştirme analizleri eş-kristalize ligand referans alınarak yapılmıştır.