基於植物黃酮槲皮素的藥物治療新型 SARS-CoV-2 的前景
Beni-Suef University Journal of Basic and Applied Sciences 第 卷 10 ，文章編號： 21 （ 2021 ）
背景
由 SARS-CoV-2 引起的世界大流行 COVID-19 目前正在奪去數千人的生命。 大量存在於水果和蔬菜中的類黃酮，尤其是槲皮素，已被證明具有抗病毒活性。
正文
本文綜述了植物黃酮槲皮素對抗新型冠狀病毒的能力以及在此基礎上進行藥物開發的可能性。 解釋該分子成功抗病毒活性的已知途徑的作用模式、槲皮素對 SARS-CoV-2 主蛋白酶 3CL pro 的作用 、其衍生物對人類病毒的抗病毒活性、鋅輔因子組合的作用在 COVID-19 治療中使用槲皮素，並討論了參與病毒發病機制的 miRNA 基因的調控。 在使用 SARS-CoV-2 的十種關鍵酶進行虛擬篩選並評估它們的相互作用之後，提供了這一概念的證據。 已經使用 CASTp 預測了 3D 結構中的活性殘基，並與槲皮素對接。 關鍵蛋白 3CL pro 、刺突糖蛋白/人 ACE2-BOAT1 複合物、RNA 依賴性 RNA 聚合酶、主要肽酶、刺突糖蛋白、RNA 複製酶、RNA 結合蛋白、木瓜蛋白酶、SARS 木瓜蛋白酶/去泛素酶和主要的複合物在每個原聚體的 N 末端帶有額外 Ala 的肽酶顯示結合能介於 - 6.71 和 - 3.37 kcal/Mol 之間，表明槲皮素是抑制多種 SARS-CoV-2 酶的潛在候選藥物。
結論
綜述了黃酮類化合物的抗病毒特性和涉及的分子機制。 此外，通過將來自 SARS-CoV-2 的關鍵蛋白質與槲皮素對接，為這一概念提供了證據。
圖形概要
背景
冠狀病毒病 (COVID-19) 是由新型嚴重急性呼吸系統綜合症相關冠狀病毒 (SARS-CoV-2) 引起的高度傳染性疾病，此前尚未在人類中報導過。 2019 年 12 月，中國武漢首次報告了這種疾病。 考慮到 COVID-19 在全球範圍內廣泛傳播、跨越國際邊界並影響到很大一部分人口，世界衛生組織已宣布 COVID-19 為大流行病。 AstraZeneca/牛津大學（英國）、Institut Pasteur/Merck/Themis（法國/美國/奧地利）、香港大學（中國）、CureVac（德國）、Moderna（美國）、Inovio等機構開發疫苗（美國）、Clover Biopharmaceuticals（中國）、Novavax（美國）、昆士蘭大學/CSL（澳大利亞）和謝切諾夫大學（俄羅斯，人造衛星五號），處於不同階段，很少進行管理，但沒有具體的治療方案開發至今。 確實需要為 COVID-19 開發快速診斷試劑盒、疫苗、新療法和藥物再利用。 病毒傳播、作用方式、免疫等關鍵問題亟待解答。
冠狀病毒 (CoV) 是相對較大的有包膜病毒，其單鏈正鏈 RNA 基因組 (29,903 bp) [ 1 ] 包裹在膜內。 膜上覆蓋著糖蛋白尖峰，為冠狀病毒提供冠狀外觀 [ 2 ]。 冠狀病毒是最大的病毒組，屬於 Nidovirales 目，包括冠狀病毒科、動脈病毒科和 Roniviridae 科。 冠狀病毒科被細分為α、β、γ 和δ 組。 它的基因組具有 5' 帽和 3' 多聚 A 尾，使其可以作為 mRNA 來翻譯複製酶多蛋白。 非結構蛋白 (Nsps) 由包含約 20 kb 的複制酶基因編碼，結構蛋白和輔助蛋白由約 10 kb 的病毒基因組編碼 [ 3 ]。
為了治療 COVID-19，研究人員正在積極努力開發疫苗和有效藥物，這些都仍在臨床試驗中，可能需要一段時間才能上市。 最初，羥氯喹和阿奇黴素已被重新用於降低 COVID-19 患者的病毒載量 [ 4 ]，但隨後顯示這些藥物的效果較差。 此外，分子對接研究也在進行，以預測合適的藥物來抑制病毒。 序列分析、分子對接和 體外 研究表明，索非布韋、利巴韋林（用於治療丙型肝炎）和瑞迪西韋（一種核苷酸類似物，用於治療埃博拉病毒病和馬爾堡病毒感染）等抗病毒藥物可用於抗病毒治療。新的冠狀病毒株並提出了有希望的數據 [ 5 ]。 據報導，抗寄生蟲藥物伊維菌素也能 抑制 SARS-CoV-2 的複制 在體外 [ 6 ]。 即使有所有這些獨立報告，也不容易確定結果是完全抑制病毒還是在更嚴重的副作用下獲益最小。 例如，羥氯喹被廣泛用於治療瘧疾、紅斑狼瘡和類風濕性關節炎。 但這種藥物有副作用，如噁心、心臟問題、頭痛，偶爾會出現胃痙攣和輕度腹瀉。
許多植物提取物對抗各種病毒感染的能力提高了人們對它們成為未來抗病毒劑的期望。 植物提取物的抗菌作用主要是由於其次生代謝產物，如單寧、生物鹼和黃酮類化合物。 在次生代謝物中，發現類黃酮具有最大的抗病毒活性 [ 7 , 8 ]。 類黃酮被認為是最大的一組天然多酚，也是蔬菜、水果和植物性飲料中最普遍的一類化合物。 已知至少有 8000 種具有類黃酮結構的化合物，其中許多是造成花、果和葉美麗色彩的原因 [ 9 ]。
類黃酮對與動脈粥樣硬化相關的變量產生積極影響，包括血管反應性、血小板計數增加和脂蛋白氧化 [ 10 ]。 食用富含類黃酮的飲食會產生抗氧化、抗血栓形成、抗炎和低血脂的情況，可降低心血管死亡率 [ 11 ]。 黃酮類化合物還具有抗菌和抗炎作用。 因此，最近，治療和營養研究的重點是類黃酮。 槲皮素是大多數水果、蔬菜和少數植物葉子中必不可少的天然黃酮類化合物之一。 它預防心血管疾病，用於治療神經退行性疾病，如阿爾茨海默病和帕金森病 [ 12 ]。 這種分子額外提供保護對抗癌症，細胞凋亡，關節炎，潰瘍，胃炎，糖尿病，膀胱感染和具有抗菌和抗病毒活性[ 12 ， 13 ， 14 ， 15 ， 16 ， 17 ， 18 ， 19 ]。 槲皮素的廣譜抗病毒活性已通過各種科學研究得到充分證明，並被發現是一種非常有效的化合物，可以對抗許多人類病毒性疾病。 在這篇綜述中，我們討論了槲皮素的作用方式和抗病毒特性。 我們還專注於預測其生物學作用，包括抑制 SARS-CoV-2 的關鍵酶，並推測了通過將槲皮素與鋅離子結合的組合藥物方法的可能性。
槲皮素作為 nCoV 藥物的前景
槲皮素及其作用方式
槲皮素廣泛存在於蘋果和柑橘等水果以及洋蔥、西蘭花、羽衣甘藍和番茄等蔬菜中 [ 20 , 21 ]。 此外，木瓜葉、綠茶葉和紅茶葉、蕎麥、種子和穀物都含有大量的槲皮素。 槲皮素包含兩個苯環（A 和 B），由具有苯並吡喃酮骨架結構的獨特碳環 C（C6-C3-C6）連接 [ 22 ]。 這種植物黃烷醇是一種抗氧化劑，周圍有多個 OH 基團，它通過提供氫原子來中和可能具有破壞性的自由基。 這樣，槲皮素就證明了其抗氧化特性。 槲皮素作為一種強還原劑，保護身體組織免受氧化應激，其抗氧化活性可提高細胞存活率 [ 23 ]。 其促氧化活性促進癌細胞凋亡，從而防止腫瘤增殖。 腫瘤生長抑制試驗報導，槲皮素可抑制 K562 人慢性粒細胞白血病、HT-29 人結腸腺癌和人乳腺癌細胞系的增殖。 24 ]。 槲皮素是一種潛在的活性氧清除劑和一種強抗氧化劑，可螯合金屬離子 [ 25 ]。
提出的另一種可能的作用方式是通過靶向活性位點的關鍵氨基酸殘基與各種酶相互作用。 槲皮素的抗炎活性歸因於抑制環氧合酶，該酶負責合成前列腺素，包括血栓素和前列腺素 [ 26 ]。 此外，槲皮素與槲皮素單醣苷一起抑制動脈粥樣硬化的發展，通過抑制通過氧化修飾低密度脂蛋白的酶 15-脂氧合酶 [ 25 ]。 同源建模、分子對接和 體內 研究表明，槲皮素的抗病毒特性是通過抑制病毒複製和包裝的關鍵酶，降低宿主細胞中的病毒載量。 發現接受槲皮素口服治療的小鼠可以預防 Mengo M 、Col. SK, MM、腹膜內腦 和 Mengo M,L 心肌炎 病毒感染。 這項研究表明，巨噬細胞的作用是槲皮素有效而不是胸腺所必需的。 27 ]。
槲皮素及其衍生物的抗病毒活性
槲皮素在幾個階段干擾病毒複製。 通過抑制 PI-3 激酶，槲皮素可阻斷病毒的內吞作用。 病毒基因組的轉錄因 RNA 依賴性 RNA 聚合酶的抑製而停止，並且通過促進 eIF4G 的切割，病毒蛋白的翻譯被破壞。 此外，通過增強線粒體相關的抗病毒反應，發現槲皮素可增加病毒清除率 [ 28 ]。 所有這些都減少了促炎反應。
在 rauscher 鼠白血病病毒 (RLV) 和人類免疫缺陷病毒 (HIV) 中，表明槲皮素能夠抑制病毒逆轉錄酶 [ 29 ]。 槲皮素顯著增強了腫瘤壞死因子 (TNF) 對腦心肌炎病毒 (EMCV) 和水泡性口炎病毒 (VSV) 的抑製作用。 TNF 與槲皮素聯合誘導 2',5'-寡聚腺苷酸合成酶（RNase L 系統是一種對病原體相關分子模式作出反應的先天免疫途徑）的表達 [ 30 ]。
槲皮素還通過減少負鍊和正鏈 RNA 的複制以及衣殼蛋白的翻譯來抑制引起普通感冒的鼻病毒 (RV) [ 28 ]。 此外，槲皮素通過與病毒的糖蛋白血凝素的 HA2 亞基相互作用來抑制各種流感病毒株的感染，在感染的早期階段起重要作用 [ 31 ]。 這種黃酮類化合物通過抑制 HSV 蛋白（如糖蛋白 D 和受感染細胞蛋白 (ICP0) 以及基因如 ICP0、UL13 和 ICP0、UL13 和UL52 [ 32 ]。 同樣，細胞系研究已經證明槲皮素具有抗馬科動物皰疹病毒 1 [ 的抗病毒特性 33 ] 和日本腦炎病毒 [ 34 ] 。
通常發現槲皮素及其衍生物在抗病毒活性方面相互補充。 槲皮素與槲皮素組合顯示出良好的抗登革熱病毒 2 型活性並降低細胞毒性 [ 35 ]。 發現替代形式的槲皮素具有增強的抗病毒活性 [ 36 ]。 槲皮素及其衍生物槲皮素 3-O-糖苷 (Q3G) 顯示出良好的抗 Mayaro 病毒 [ 37 ] 和抗甲型流感病毒活性 [ 38 ]。 此外，這種葡萄糖苷衍生物 均具有抗埃博拉病毒的抗病毒功效 在體外 和 體內 。 Q3G 在病毒生命週期中糖蛋白介導的步驟中更具體地影響病毒進入 [ 39 ]。 ELISA 結果顯示，Q3G 以劑量依賴性方式抑制寨卡病毒的複制，非結構蛋白 1 的表達降低就證明了這一點 [ 40 ]。
槲皮素 7-鼠李糖苷 (Q7R) 和其他結構類似物槲皮素、芹菜素、木犀草素和兒茶素已被證明對豬流行性腹瀉病毒具有抑制活性 [ 41 ]。 抗病毒特性是通過它們對病毒早期復制的干擾。 同樣，還發現槲皮素 3-鼠李糖苷可以抑制甲型流感病毒的複制 [ 42 ]。 常見人類病毒中槲皮素的靶蛋白，導致其抗病毒特性，總結在表 1 中 。
槲皮素靶向 SARS-CoV-2 主蛋白酶 3CL pro
3C 樣蛋白酶 (3CL pro ) 是一種半胱氨酸蛋白，被稱為冠狀病毒中的主要蛋白酶。 這種酶對於將病毒多蛋白裂解和加工成效應蛋白，促進病毒在宿主細胞內復制和包裝至關重要 [ 2 ]。 SARS-CoV 和 SARS-CoV-2 的基因組僅具有中等序列相似性 (79.0%)，而 相似性 3CL pro 基因的 >95.0%，因此 SARS-CoV 3CL 的抑製劑 pro 將是有前途的 nCoV 藥物。 槲皮素 具有 >80.0% 的體外 抑制活性，IC 50 的重組 3CL 值為 73 μM pro 對在 表達 蛋白 畢赤酵母中 [ 43 ]。
基於分子對接、SPR/FRET（表面等離子體共振/熒光共振能量轉移）的生物測定和誘變研究表明，槲皮素衍生物 Q3G 可作為 的 3CL 潛在抑製劑 pro SARS-CoV 的 [ 46 ]。 分子建模和突變研究表明，Gln 189 是 SARS-CoV 3CL 催化口袋中的決定性氨基酸殘基之一， pro 其中 Q3G 主要相互作用，導致酶抑制。
最近的分子對接研究和 在計算機芯片上 篩選草藥也認為，槲皮素為3CL的潛在抑製劑的一個 親 SARS-CoV的-2 [ 47 ， 48 ， 49 ]。 一項中醫研究報告稱， 槲皮素 香椿 提取物中的 具有有效的抗 SARS-CoV 特性，可抑制病毒細胞進入、吸附和滲透到靶細胞中 [ 50 ]。 槲皮素還可能抑制腸道病毒 EV71 蛋白酶 3CL 的活性 pro ，從而減緩病毒複製。 分子建模和對接研究預測槲皮素被插入到 EV71 3CL 的底物結合口袋中 pro ，阻止底物識別、蛋白質活性，從而阻止病毒複製 [ 44 ]。 這些調查點是有效抑制SARS冠狀病毒3CL槲皮素 親 可以針對SARS冠狀病毒-2病毒3CL 親 也。 目前，其他 SARS 病毒蛋白，如 PL pro 、非結構蛋白 (NSPs) 和 RNA 指導的 RNA 聚合酶在與槲皮素的分子對接和 體外 研究。 據報導，槲皮素可能與登革熱 2 病毒 (DENV-2) 的 NS2B-NS3 蛋白酶複合物對接 [ 45 ]。
美國食品和藥物管理局 (FDA) 已批准槲皮素對人類食用是安全的，因為其細胞毒性非常低（國家藥品代碼為 65448-3085 和 65448-3005 [ 51 ]。研究和臨床試驗正在進行中）確立槲皮素作為抗 SARS-CoV-2 的潛在藥物。到目前為止，已有兩項槲皮素針對 COVID-19 的註冊臨床試驗，註冊於 槲皮素對 COVID-19 http://www.clinicaltrials.gov 。研究“ 的可能影響” COVID-19 的預防和治療”（ClinicalTrials.gov 標識符：NCT04377789），於 2020 年 3 月 20 日開始，招募了 50 名參與者，並考慮了槲皮素的抗氧化和抗病毒特性以及開發無副作用藥物的可能性。
槲皮素與鋅離子的組合
儘管鋅是許多細胞酶的必需輔助因子，但發現它可以阻斷幾種病毒的 RNA 依賴性 RNA 聚合酶 (RdRp) [ 52 , 53 ]。 較高水平的細胞內鋅會增加細胞內 pH 值，影響 RdRp 活性並減少病毒複製。 體外 研究表明，Zn 2+ 離子可以在模板結合和延伸步驟中抑制 SARS-CoV RdRp (nsp12)。 此外，鋅離子可以阻斷馬動脈炎病毒 (EAV) [ 的 RNA 合成的起始步驟 52 ] 。 此外，同一項研究報告稱，鋅離子和鋅離子載體吡啶硫酮的組合可有效抑制細胞培養物中的冠狀病毒和動脈病毒複製。 在另一項研究中， 體外 和 體內 實驗均表明，鋅離子可以通過抑制病毒 RdRp 的活性來阻斷戊型肝炎病毒的複制 [ 53 ]。 帶電的鋅離子需要轉運蛋白才能流入細胞，而槲皮素作為離子載體，介導鋅通過質膜流入細胞。 54 ]。 在將這些結果相關聯的同時，很明顯槲皮素和鋅的組合是對抗 SARS-CoV-2 的潛在策略，以更低的細胞毒性提供更大的抗病毒功效。 槲皮素可能通過直接抑制病毒 3CL 發揮雙重作用 pro 和通過充當鋅流入的離子載體間接支持阻斷 RdRp 來 。
考慮到較低的副作用，許多研究人員嘗試了從天然產物中開發 nCoV 藥物的可能性 [ 55 , 56 , 57 ]。 在 註冊的 COVID-19 治療中鋅和槲皮素複合物的第二項研究 對 COVID-19 http://www.clinicaltrials.gov ，“鋅、槲皮素、菠蘿蛋白酶和維生素 C 的四聯療法 感染患者臨床結果的研究-19”（Clinical Trials.gov 標識符：NCT04468139）於 2020 年 6 月 20 日開始，對 COVID-19 患者使用鋅、槲皮素、菠蘿蛋白酶和維生素 C 的四聯療法。 該配方在抗炎劑菠蘿蛋白酶和抗氧化劑和免疫增強劑維生素 C 的幫助下，利用槲皮素和鋅之間的相互作用來阻斷 SARS-CoV-2 RdRp。
槲皮素調控 microRNA 基因
名為 miRNA 的非編碼小 RNA 在發育生物學中發揮著關鍵作用，並顯示出以序列特異性方式使病毒複製沉默。 很少有研究將槲皮素和 miRNA 相關聯，將 miRNA 直接置於防禦作用中。 現有數據表明，槲皮素可調節 miRNA 的表達，這些 miRNA 對特定疾病特別是癌症有反應。 例如，當飼餵富含槲皮素的飲食時，在肺腫瘤組織中觀察到多種 miRNA 的差異表達。 有趣的是，更頻繁地食用富含槲皮素的食物與屬於 let-7 miRNA 家族的 miRNA 的表達密切相關 [ 58 ]。 槲皮素治療導致 miRNA let-7c 的上調，其通過 Numb 樣 (NumbL) 基因的轉錄後激活抑制胰腺癌進展 [ 59 ]。 在另一項研究中，槲皮素和槲皮素-3-O-半乳糖苷以等比例應用時，會下調 786-O 腎癌細胞中的致癌 miRNA-27a。 60 ]。 這些研究表明，槲皮素還可以誘導miRNA基因的表達，尤其是在癌細胞中。
近年來，基於 miRNA 的療法引起了研究人員的注意，一些精確 的計算機 研究正在啟動，以將 SARS-CoV2 的基因組與人類 mirNome 聯繫起來，以了解 miRNAs 在 SARS-CoV-2 感染中的作用。 一項基於計算研究的調查推測，miR-27b 在 SARS-CoV-2 感染中起著重要的調節作用，並且與 ACE2 有很強的相關性。 在分析的 miRNA 中，miR-27b 是獨一無二的，其目標基因在印度 SARS-CoV2 基因組中是在其他國家的菌株中缺失的 [ 61 ]。 計算分析預測基因 Envelope 、 ORF6 和 ORF1ab 是不同人類成熟 miRNA 的目標 [ 62 ]。 一項 計算機 基於 雜交的分析預測，來自 SARS-CoV2 的五個基因組的 22 個潛在 miRNA 與 12 個人類 miRNA 相關。 據報導，Hsa-mir-1267、hsa-mir-1-3p 和 hsa-mir-5683 是人類候選 miRNA，它們在所有五種病毒性 SARS-CoV2 miRNA 之間共享。 63 ]。 遺憾的是，缺乏證據表明槲皮素可以調節參與中和病毒感染的候選 miRNA 的表達。 在本次會議中，我們假設槲皮素可能正在調節可能靶向 SARS-CoV-2 基因組的人類候選 miRNA，並將其關聯起來。 圖 顯示了槲皮素影響其抗病毒特性的可能多種途徑 1 。 需要進行詳細 的體外 和 體內 研究，以驗證參與 SARS-CoV-2 基因表達的候選 miRNA，並證明槲皮素參與其調節。
槲皮素影響其抗病毒特性的多種途徑
概念證明
方法
2020 年，我們訪問了 Google Scholar、Web of Science 和 PubMed 以識別具有搜索字符串的出版物：“槲皮素*”、“類黃酮*”、“COVID-19*”、“關鍵蛋白質*”、“nCoV*” 、“植物藥*”、“藥物設計*”、“抗病毒*”、“植物化合物*”、“虛擬篩選*”、“miRNA*”、“鋅*”等。
為了證明我們的觀點，即槲皮素可能是一種針對新型冠狀病毒的潛在藥物，我們遵循了分子對接方法。 從 PDB 中檢索出冠狀病毒 10 個關鍵蛋白的三維結構。 2019-nCoV 主蛋白酶（PDB ID：6LU7、6Y84、6YB7），2019-nCoV 表面刺突糖蛋白受體結合域（S 蛋白，PDB ID：6M17），2019-nCoV 刺突糖蛋白（PDB ID：6VXX），2019 -nCoV RNA 複製酶（PDB ID：6W9Q）、2019-nCoV RNA 結合蛋白（PDB ID：6W4B）、2019-nCoV 木瓜蛋白酶樣蛋白酶（PDB ID：6W9C）、SARS 冠狀病毒木瓜蛋白酶/脫泛素酶（PDB） ID：3E9S)、2019-nCoV RNA 依賴性 RNA 聚合酶（PDB ID：7BTF、6M71、6NUR）、SARS 冠狀病毒主肽酶（PDB ID：2A5I）和 SARS 冠狀病毒主肽酶，其 N 端有一個額外的 Ala每個原體（PDB ID：2GTB）都是研究中使用的蛋白質。 每個蛋白質/蛋白質複合物的鏈按照 PDB 中的描述進行鑑定。 使用 CASTp3.0 網頁識別蛋白質的活性位點。 將蛋白質和配體的 3D 結構加載到分子對接軟件 AutoDock 4.2 中。 AutoDock 中提供了識別的活動站點，並相應地設置了對接網格並執行對接。
結果
記錄了幾個關鍵靶蛋白構象與槲皮素的結合能（表 2 ）。 的主要蛋白酶或3CL Pro 新型冠狀病毒 是介導病毒複製的關鍵酶，介導病毒複製和轉錄[ 64 ]，已被許多研究人員確定為潛在的藥物靶點[ 72 ]。 PDB 提供的三個確認已與槲皮素獨立對接，並發現所有確認均與配體對接。 交互的殘基為LYS88，TYR101，LYS137，GLY138，ASP289，GLY143，和CYS145與對接能量- 6.71千卡/摩爾（圖 2 A-C）。
關鍵蛋白質與槲皮素的分子對接。 一種 2019-nCoV 主蛋白酶（PDB ID：6LU7）。 b 2019-nCoV 主蛋白酶（PDB ID：6Y84）。 c 2019-nCoV 主蛋白酶（PDB ID：6YB7）。 d 表面刺突糖蛋白的 2019-nCoV 受體結合域（PDB ID：6M17）。 e 2019-nCoV 刺突糖蛋白（PDB ID：6VXX）。 f 2019-nCoV RNA 複製酶（PDB ID：6W9Q）。 g 2019-nCoV RNA 結合蛋白（PDB ID：6W4B）。 h 2019-nCoV 木瓜蛋白酶樣蛋白酶（PDB ID：6W9C）。 i SARS 冠狀病毒木瓜蛋白酶/去泛素酶（PDB ID：3E9S）。 j 2019-nCoV RNA 依賴性 RNA 聚合酶（PDB ID：7BTF）。 k SARS冠狀病毒主肽酶（PDB ID：2A5I）。 l SARS冠狀病毒主肽酶，每個原體的N端有一個額外的Ala（PDB ID：2GTB）
人體細胞表面的血管緊張素轉換酶 2 (ACE2)-B°AT1 複合物通過與表面刺突糖蛋白的受體結合域 (RBD) 相互作用識別 SARS-CoV [ 65 ]，因此 RBD 也是一個潛在的藥物靶點[ 73 ]。 對接RBD槲皮素表明良好的互動在SER349，LEU441，和ASN450用的結合能- 5.56千卡/摩爾（圖 2 d）。 同樣，新型冠狀病毒的刺突糖蛋白是一個很有前景的藥物靶點[ 74 ]，該蛋白也與槲皮素對接。 殘基ASP88，ASP198，ILE233，ILE235和發現與槲皮素相互作用與良好的結合能- 5.19千卡/摩爾（圖 2 E）。 ACE2 是一種定位於肺泡上皮細胞的跨膜蛋白。 它作為一種單羧肽酶，從血管緊張素 II 上切割單個 C 端殘基，產生血管緊張素 [ 75 ]。 ACE2 被鑑定為 SARS-CoV-2 刺突蛋白（S 蛋白）的受體，可滲透到宿主細胞中。 據預測，SARS-CoV-2感染可以通過抑制S蛋白與宿主ACE2的相互作用而內向。 因此，槲皮素可能通過削弱病毒 S 蛋白與 ACE2 受體的結合來阻止 SARS-CoV-2 進入細胞。 一個 體外 研究表明，槲皮素及其衍生物可抑制 42-48% 的重組人 ACE2 活性。 他們的結果推斷， ，槲皮素的 IC 50 在測試的其他多酚中 為 4.48 μM，是最有效的重組人 ACE2 抑製劑 [ 76 ]。 我們的對接研究 協助 體外 和 體內 通過預測與槲皮素結合的目標殘基來 研究。
根據劉等人。 [ 76 ] 抑制 ACE2 可能是不受歡迎的，因為功能性 ACE2 通過減少血管緊張素 II 1 型受體通路的激活來抑制炎症。 SARS-CoV-2 使用 ACE2 作為受體進入細胞，由此產生的 ACE2 蛋白水解導致肺損傷。 破壞 S 蛋白和 ACE2 相互作用可能會阻止 SARS-CoV-2 進入細胞，但抑制 ACE2 活性可能不利於感染恢復。 分子對接分析還表明，槲皮素對病毒刺突蛋白具有高結合親和力。 槲皮素被列為 S 蛋白-ACE2 受體界面得分最高的配體之一，這在美國已經過監管審查 [ 77 ]。
新型冠狀病毒RNA複製酶的關鍵酶也與槲皮素對接。 3.89千卡/摩爾（圖-與LEU45槲皮素和THR109殘基與結合能相互作用的蛋白 2 F）。 冠狀病毒中的複制酶機制是一種重蛋白複合物，對該複合物的任何修改都可能使病毒的增殖和轉錄失活 [ 78 ]。
在 RNA 病毒中，RNA 結合蛋白在控制從復製到翻譯的許多細胞過程中發揮著重要作用。 的RNA結合蛋白6W4B從槲皮素新型冠狀病毒對接已經顯示出在PRO58和有源交互THR68殘基與一個良好的結合能- 5.44千卡/摩爾（圖 2 克）。
在冠狀病毒中，複製酶多蛋白複合物最初必須經過蛋白水解處理才能獲得其功能。 這是由兩種半胱氨酸蛋白酶完成的，一種是胰凝乳蛋白酶樣蛋白酶或主要蛋白酶 (3CL 另 pro )， 一種是木瓜蛋白酶樣蛋白酶 (PL pro ) [ 67 , 68 ]。 此外，PL pro 通過與 STING-TRAF3-TBK1 複合物的相互作用抑制 I 型乾擾素信號通路，導致免疫力降低 [ 79 ]。 因此，這種蛋白質複合物可以成為潛在的藥物靶點。 2019-nCoV 木瓜蛋白酶樣蛋白酶與槲皮素的對接在 GLN30 處顯示出良好的相互作用，結合能為 - 2.18 kcal/Mol（圖 2 h）。 在 AutoDock 中，當使用較小的配體（如槲皮素）進行對接時，結合能應較低。 同樣，也嘗試與 SARS 冠狀病毒木瓜蛋白酶/去泛素化酶對接。 這種相互作用也已在LYS158，ASP165顯示出良好的相互作用，並THR169殘基的結合能量- 3.37千卡/摩爾（圖 2 i）中。
RNA依賴性RNA聚合酶(RdRp)是冠狀病毒在宿主細胞中復制的非常重要的蛋白質複合物，被認為是潛在的藥物靶點[ 80 ]。 發現與 SARS CoV-19 的 RdRp 具有良好對接分數的中藥化合物的化學結構具有良好的抗病毒活性 [ 81 ]。 徐等人。 [ 82 ] 報導ASP760 和ASP761 是構成RdRp 催化域的關鍵氨基酸殘基。 在這項研究中，這種酶的3確認槲皮素和TYR619，CYS622，ASP623，ASP761，和SER841已分別停靠被發現提供了良好的相互作用的結合能量- 5.41千卡/摩爾（圖 2 j）的。 因此，為了改變目標病毒蛋白的確認並抑制它們，槲皮素的結合可以在病毒蛋白的任何活性位點，而不必在與人類蛋白相互作用的位點。 這些結果表明槲皮素是病毒 RdRp 的強抑製劑，進一步 在體外 和 體內 研究可以證明這種神奇分子的潛力。 槲皮素靶向 RdRp 活性位點 ASP761 可能是抑制 SARS-CoV-2 複製的潛在治療選擇。 阿夫塔布等人。 [ 83 ] 還使用計算方法並預測 ASP761 還與抗病毒藥物 Galidesivir（一種核苷酸類似物，用於治療埃博拉病毒病、馬爾堡病毒病和寨卡病毒）強結合，這表明槲皮素與 Galidesivir 具有相似的潛力。 Galidesivir 也在巴西進行 COVID-19 的第一階段人體試驗（ClinicalTrials.gov 標識符：NCT03891420）。
SARS 冠狀病毒主肽酶在病毒的生命週期中起著至關重要的作用 [ 70 ]，並且是開發抗 SARS 藥物的主要目標 [ 71 ]。 SARS 冠狀病毒主肽酶在 TYR54、GLU55 和 ASP187 殘基處與槲皮素相互作用，結合能為 - 5.12 kcal/Mol（圖 2 k）。 SARS冠狀病毒主肽酶在每個原體的N末端具有額外的Ala的確認另外與槲皮素對接，這也顯示了在THR111和ASP153殘基處的相互作用，結合能為-5.20 kcal/Mol（圖 2） l)。
因此，表明槲皮素是治療人類 COVID-19 的潛在藥物分子。 我們實驗的所有十種關鍵蛋白質都顯示出在多個氨基酸殘基上的良好相互作用，並具有令人滿意的結合能。 啟動從 開始的藥物製劑的進一步步驟 體外 和 體內 必須緊急 動物模型實驗 。
結論
COVID-19 目前是世界上最嚴重的流行病，立即需要治療分子和疫苗。 槲皮素具有許多健康益處，包括預防各種病毒性疾病、心血管疾病、骨質疏鬆症和多種癌症。 這種多效性化合物具有與不同細胞目標相互作用併中斷各種細胞通路的官能團。 已確定槲皮素抗病毒活性的早期研究將為開發有效、安全且負擔得起的天然製劑用於治療和預防新型冠狀病毒鋪平道路。 本綜述主要關注基於槲皮素的 SARS-CoV2 藥物的開發前景，基於其抑制病毒關鍵酶的能力。 鋅在抑制 RdRp 中的已證實作用，導致抑制病毒複製，表明其對 SARS-CoV-2 感染的治療價值。 感染過程中候選 miRNA 基因表達的潛在機制，以及槲皮素在其調控中的作用需要使用 體外 和 體內 系統。 一些關於使用槲皮素治療 COVID-19 的臨床試驗正在進行中，但必須緊急開展大量工作來製定基於槲皮素的藥物。 此外，本文通過展示來自 SARS-CoV-2 的關鍵蛋白質與槲皮素的對接，提供了概念證明。 通過分子對接實驗的所有關鍵蛋白都對接在多個殘基上，結合能令人滿意，表明槲皮素是一種潛在的藥物分子； 進一步的研究必須緊急轉向 體外 和 體內 模型系統，以便儘早使用基於槲皮素的藥物。
數據和材料的可用性
沒有與這項研究相關的額外數據。
縮寫
- 新冠肺炎：
-
2019冠狀病毒病
- SARS-CoV-2：
-
嚴重急性呼吸系統綜合症冠狀病毒 2
- 演員表：
-
蛋白質表面形貌的計算圖譜
- 3CL 親 ：
-
3C樣蛋白酶
- RdRp：
-
RNA依賴性RNA聚合酶
免責聲明
本評論基於視角，面向專業觀眾； 本綜述的座右銘是激發新思想並協助全球努力開發有效的 COVID-19 疾病治療分子。 本文不代表對患者的醫療建議或建議。 媒體在提及本文時應謹慎行事並尋求專家醫療建議進行解釋。
資金
沒有任何。
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