Bazı Kalkonların COVID-19 Tedavisine Yönelik SARS-CoV-2 Ana Proteaza Bağlanma Mekanizmasının Moleküler Kenetleme Yaklaşımı ile Aydınlatılması

Elucidation of the Binding Mechanism of Several Chalcone Against SARS-CoV-2 Main Protease Enzyme for COVID-19 Treatment by Molecular Docking Approach

Özet

SARS-CoV-2’nin neden olduğu COVID-19 hastalığının bulaşma hızının ve ağır hastalık oluşturma potansiyelinin yüksek olması dolasıyla Dünya Sağlık Örgütü tarafından global bir pandemi olarak tanımlanmıştır. Günümüzde COVID-19 pandemisini önlemek amacıyla birçok ilaç çalışmaları yapılmakta olup ancak henüz tedavisine yönelik etkili ve güvenli bir ilaç mevcut değildir. Bu araştırmaların hızlı ve az maliyet ile klinik aşamalara geçmesi için SARS-CoV-2'in replikasyon ve transkripsiyon mekanizmasında etkili olan proteinlere karşı birçok bileşik bilgisayar destekli ilaç tasarımı yöntemleri ile taranmaktadır. Bu sayede, etkinliği deneysel çalışmalarla test edilmiş bileşiklerin SARS-CoV-2’e ait önemli yapısal proteinlerine yönelik etkinlikleri moleküler seviyede aydınlatılmaktadır. Bu çalışmada daha önce deneysel çalışmalar ile etkinliği belirlenmiş 32 adet kalkon türevli bileşiklerin moleküler kenetlenme yöntemi ile SARS-CoV-2 Main protease (Mpro) enzimine yönelik in siliko biyolojik etkinliği ve moleküler mekanizması incelenmiştir. Bu çalışma sonuçlarına göre, bileşik 5, 6, 14, 25 ve 32 hedef proteine ait referans bileşik (N3)’e göre SARS-CoV-2 Mpro'ya karşı daha iyi bağlanma afinitesi göstermişlerdir. Elde edilen bu veriler sonucunda, COVID-19 hastalığının tedavisine yönelik biyolojik etkinliği yüksek kimyasal bileşikler belirlenmiştir. Bu bilgiler, COVID-19 tedavisi için daha etkili antiviral ilaçların geliştirilmesi için yapılacak klinik çalışmalara rehberlik edecektir.

Abstract

COVID-19 disease, which is cause by the SARS-CoV-2, has been defined as a global pandemic by the World Health Organization due to its high transmission rate and high potential to cause severe disease. Today, many drug studies are carried out to prevent the COVID-19 pandemic, but there is no effective and safe drug for its treatment yet. Many compounds are screened against proteins that are effective in the replication and transcription mechanism of SARS-CoV-2 by computer-aided drug design methods for proceeding to clinical stages with quick and low-cost. In this way, the activities of the compounds whose efficacy has been tested in experimental studies towards the important structural proteins of SARS-CoV-2 are illuminated at the molecular level. In this study, the in silico biological activity and molecular mechanism of 32 chalconederived compounds, whose efficacy was determined by experimental studies, was investigated by molecular docking method for the SARS-CoV-2 Main protease (Mpro) enzyme. According to the results of this study, the compounds 5, 6, 14, 25 and 32 showed better binding affinity for SARS-CoV-2 Mpro than the reference compound (N3) of the target protein. As a result, chemical compounds with potential biological activity have been identified for the treatment of COVID-19. This information will guide further clinical studies to develop more effective antiviral drugs for the treatment of COVID-19.