Potential Compounds Interacting in a Specific Potential Site in SARS-CoV-2 Variants, Selected by Molecular Docking

Authors

  • Claudia Guadalupe Benítez-Cardoza Laboratorio de Investigación Bioquímica, ENMyH-Instituto Politécnico Nacional, Ciudad de México, México
  • Jesús Néstor Ramirez-Torres Laboratorio de Investigación Bioquímica, ENMyH-Instituto Politécnico Nacional, Ciudad de México, México
  • José Luis Vique-Sánchez Facultad de Medicina; Universidad Autónoma de Baja California; Mexicali

DOI:

https://doi.org/10.29356/jmcs.v66i4.1805

Keywords:

S-protein, RBD, COVID-19, SARS-CoV-2 variants

Abstract

Abstract. The SARS-CoV-2 virus continues developing variants, and different ways of treatments have been proposed during this COVID-19 pandemic. This study proposes compounds to develop a drug against SARS-CoV-2 variants, by molecular docking using a library of compounds (502530 compounds) directed to interact in the region between the amino acids (Ser477, Lys478, Pro479, Cys480, Asn481, Gly482, Val483, Lys484, Gly485, Phe486, Asn487, Cys488, and Tyr489) in the RBD in S-Protein of SARS-CoV-2, this is a specific potential site in SARS-CoV-2 variants.

We propose ten compounds selected by molecular docking, with a high probability to interact in the specific region in the RBD of SARS-CoV-2 variants (amino acids between 478 and 484), to reduce the interaction between S-protein and ACE2. Also, these compounds have a high probability to be safe in humans, validated by web servers of prediction of ADME and toxicity (PreADMET) to develop a new specific adjuvant antiviral against SARS-CoV-2 variants.

 

Resumen. El virus SARS-CoV-2 continúa desarrollando variantes y se han propuesto diferentes formas de tratamiento durante esta pandemia de COVID-19. Este estudio propone compuestos para desarrollar un fármaco contra las variantes del SARS-CoV-2, mediante simulaciones de acoplamiento molecular (docking) utilizando una quimioteca de compuestos (502530 compuestos) dirigidos a interactuar en la región entre los aminoácidos (Ser477, Lys478, Pro479, Cys480, Asn481, Gly482, Val483, Lys484, Gly485, Phe486, Asn487, Cys488 y Tyr489) en la RBD en la proteína S del SARS-CoV-2, este es un sitio potencial específico en las variantes del SARS-CoV-2.

Proponemos diez compuestos seleccionados por docking, con una alta probabilidad de interactuar en la región específica en la RBD de las variantes del SARS-CoV-2 (aminoácidos entre 478 y 484), para reducir la interacción entre la proteína S y ACE2. Además, estos compuestos tienen una alta probabilidad de ser seguros en humanos, validados por servidores web de predicción de ADME y toxicidad (PreADMET) para desarrollar un nuevo antiviral adyuvante específico contra variantes del SARS-CoV-2.

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References

University, J.H. COVID-19 Dashboard by the Center for Systems Science and Engineering (CSSE) at Johns Hopkins University (JHU). https://coronavirus.jhu.edu/map.html, accessed in July 2022.

Conti, P.; Caraffa, A.; Gallenga, C.E.; Kritas, S. K.; Frydas, I.; Younes, A.; Di Emidio, P.; Tetè, G.; Pregliasco, F.; Ronconi, G. J. Biol. Regul. Homeost. Agents. 2021, 35.

Santos, J. C.; Passos, G. A. bioRxiv. 2021. DOI: 10.1101/2020.12.29.424708.

Luan, B.; Wang, H.; Huynh, T. bioRxiv. 2021. DOI: 10.1101/2021.01.04.425316.

Aljindan, R.Y.; Al-Subaie, A.M.; Al-Ohali, A.I.; Kumar D, T.; Doss C, G.P.; Kamaraj, B. Comput. Biol. Med. 2021, 135, 104654. DOI: 10.1016/j.compbiomed.2021.104654.

Focosi, D.; Maggi, F.; Franchini, M.; McConnell, S.; Casadevall, A. Int. J. Mol. Sci. 2021, 23, 29. DOI: 10.3390/ijms23010029.

Verma, J.; Subbarao, N. Virology. 2021, 561, 107–116. DOI: 10.1016/j.virol.2021.06.009.

Wang, M.; Cao, R.; Zhang, L.; Yang, X.; Liu, J.; Xu, M.; Shi, Z.; Hu, Z.; Zhong, W.; Xiao, G. Cell Res. 2020, 30, 269–271. DOI: 10.1038/s41422-020-0282-0.

Sheahan, T. P.; Sims, A. C.; Leist, S. R.; Schäfer, A.; Won, J.; Brown, A. J.; Montgomery, S. A.; Hogg, A.; Babusis, D.; Clarke, M. O.; et al. Nat. Commun. 2020, 11, 222. DOI: 10.1038/s41467-019-13940-6.

Li, G.; De Clercq, E. Nat. Rev. Drug Discov. 2020, 19, 149–150. DOI: 10.1038/d41573-020-00016-0.

Iftikhar, H.; Ali, H. N.; Farooq, S.; Naveed, H.; Shahzad-ul-Hussan, S. Comput. Biol. Med. 2020, 122, 103848. DOI: 10.1016/j.compbiomed.2020.103848.

Wu, C.; Liu, Y.; Yang, Y.; Zhang, P.; Zhong, W.; Wang, Y.; Wang, Q.; Xu, Y.; Li, M.; Li, X.; et al. Acta Pharm. Sin. B. 2020, 10, 766–788. DOI: 10.1016/j.apsb.2020.02.008.

Xia, S.; Yan, L.; Xu, W.; Agrawal, A.S.; Algaissi, A.; Tseng, C.-T. K.; Wang, Q.; Du, L.; Tan, W.; Wilson, I.A.; et al. Sci. Adv. 2019, 5, eaav4580. DOI: 10.1126/sciadv.aav4580.

Xia, S.; Liu, M.; Wang, C.; Xu, W.; Lan, Q.; Feng, S.; Qi, F.; Bao, L.; Du, L.; Liu, S.; et al. Cell Res. 2020, 30, 343–355. DOI: 10.1038/s41422-020-0305-x.

Calligari, P.; Bobone, S.; Ricci, G.; Bocedi, A. Viruses. 2020, 12, 445. DOI: 10.3390/v12040445.

Huang, J.; Song, W.; Huang, H.; Sun, Q. J. Clin. Med. 2020, 9, 1131. DOI: 10.3390/jcm9041131.

Liu, C.; Zhou, Q.; Li, Y.; Garner, L. V.; Watkins, S.P.; Carter, L. J.; Smoot, J.; Gregg, A. C.; Daniels, A. D.; Jervey, S.; et al. ACS Cent. Sci. 2020, 6, 315–331. DOI: 10.1021/acscentsci.0c00272.

Locht, C. Anaesth. Crit. Care Pain Med. 2020, 39, 703–705. DOI: 10.1016/j.accpm.2020.10.006.

Kim, K.-D.; Hwang, I.; Ku, K. B.; Lee, S.; Kim, S.-J.; Kim, C. J. Microbiol. Biotechnol. 2020, 30, 1109–1115. DOI: 10.4014/jmb.2006.06006.

Barton, M. I.; MacGowan, S. A.; Kutuzov, M. A.; Dushek, O.; Barton, G. J.; van der Merwe, P.A. Elife. 2021, 10. DOI: 10.7554/eLife.70658.

Li, C.; Tian, X.; Jia, X.; Wan, J.; Lu, L.; Jiang, S.; Lan, F.; Lu, Y.; Wu, Y.; Ying, T. Signal Transduct. Target. Ther. 2021, 6, 132. DOI: 10.1038/s41392-021-00536-0.

Li, F.; Li, W.; Farzan, M.; Harrison, S.C. Science. 2005, 309, 1864–8. DOI: 10.1126/science.1116480.

Yan, R.; Zhang, Y.; Li, Y.; Xia, L.; Guo, Y.; Zhou, Q. Science (80-.). 2020, eabb2762. DOI: 10.1126/science.abb2762.

Rui, L.; Haonan, L.; Wanyi, C. Biophys. Chem. 2020, 267, 106472. DOI: 10.1016/j.bpc.2020.106472.

Vique‐Sánchez, J. L. Biointerface Res. Appl. Chem. 2021, 12, 5234–5265. DOI: 10.33263/BRIAC124.52345265.

de Oliveira, O. V.; Rocha, G. B.; Paluch, A. S.; Costa, L.T. J. Biomol. Struct. Dyn. 2021, 39, 3924–3933. DOI: 10.1080/07391102.2020.1772885.

Pirolli, D.; Righino, B.; De Rosa, M. C. Mol. Inform. 2021, 40, 2060080. DOI: 10.1002/minf.202060080.

Wang, L.; Wu, Y.; Yao, S.; Ge, H.; Zhu, Y.; Chen, K.; Chen, W.; Zhang, Y.; Zhu, W.; Wang, H.; et al. Acta Pharmacol. Sin. 2021. DOI: 10.1038/s41401-021-00735-z.

Tai, W.; He, L.; Zhang, X.; Pu, J.; Voronin, D.; Jiang, S.; Zhou, Y.; Du, L. Cell. Mol. Immunol. 2020. DOI: 10.1038/s41423-020-0400-4.

Waterhouse, A.; Bertoni, M.; Bienert, S.; Studer, G.; Tauriello, G.; Gumienny, R.; Heer, F.T.; de Beer, T.A.P.; Rempfer, C.; Bordoli, L.; et al. Nucleic Acids Res. 2018, 46, W296–W303. DOI: 10.1093/nar/gky427.

Swissmodel. https://swissmodel.expasy.org/, accessed in March 2022

RAMPAGE (RRID:SCR_017590). https://scicrunch.org/resolver/RRID:SCR_017590 , accessed in March 2022.

Brooks, B.R.; Brooks, C.L.; Mackerell, A.D.; Nilsson, L.; Petrella, R.J.; Roux, B.; Won, Y.; Archontis, G.; Bartels, C.; Boresch, S.; et al. J. Comput. Chem. 2009, 30, 1545–1614. DOI: 10.1002/jcc.21287.

Halgren, T. A. J. Comput. Chem. 1996, 17, 490–519. DOI: 10.1002/(SICI)1096-987X(199604)17:5/6<490::AID-JCC1>3.0.CO;2-P.

ChemBridge Corp. https://chembridge.com/screening_libraries/#EXPRESSPick, accessed in January 2022

Lipinski, C.A.; Lombardo, F.; Dominy, B.W.; Feeney, P.J. Adv. Drug Deliv. Rev. 2001, 46, 3–26.

Thangapandian, S.; John, S.; Lee, Y.; Kim, S.; Lee, K.W. Int. J. Mol. Sci. 2011, 12, 9440–9462. DOI: 10.3390/ijms12129440.

Vique-Sánchez, J. L. Bioorganic Med. Chem. 2021, 33. DOI: 10.1016/j.bmc.2021.116040.

Benítez-Cardoza, C. G.; Vique-Sánchez, J. L. Life Sci. 2020, 117970. DOI: 10.1016/j.lfs.2020.117970.

Soga, S.; Shirai, H.; Kobori, M.; Hirayama, N. J. Chem. Inf. Model. 2007, 47, 400–406. DOI: 10.1021/ci6002202.

Naïm, M.; Bhat, S.; Rankin, K.N.; Dennis, S.; Chowdhury, S.F.; Siddiqi, I.; Drabik, P.; Sulea, T.; Bayly, C.I.; Jakalian, A.; et al. J. Chem. Inf. Model. 2007, 47, 122–133. DOI: 10.1021/ci600406v.

Labute, P. J. Comput. Chem. 2008, 29, 1693–8. DOI: 10.1002/jcc.20933.

Wadood, A.; Ghufran, M.; Hassan, S.F.; Khan, H.; Azam, S.S.; Rashid, U. Pharm. Biol. 2017, 55, 19–32. DOI: 10.1080/13880209.2016.1225778.

acdlabs. https://www.acdlabs.com/products/percepta/index.php, accessed in March 2022

PreADMET. https://preadmet.bmdrc.kr/toxicity/, accessed in March 2022

Grifoni, A.; Sidney, J.; Zhang, Y.; Scheuermann, R. H.; Peters, B.; Sette, A. Cell Host Microbe. 2020. DOI: 10.1016/j.chom.2020.03.002.

Ton, A.-T.; Gentile, F.; Hsing, M.; Ban, F.; Cherkasov, A. Mol. Inform. 2020, minf.202000028. DOI: 10.1002/minf.202000028.

Zhang, L.; Lin, D.; Sun, X.; Curth, U.; Drosten, C.; Sauerhering, L.; Becker, S.; Rox, K.; Hilgenfeld, R. Science (80-.). 2020, eabb3405. DOI: 10.1126/science.abb3405.

Khelfaoui, H.; Harkati, D.; Saleh, B. A. J. Biomol. Struct. Dyn. 2020, 1–17. DOI: 10.1080/07391102.2020.1803967.

Focosi, D.; Maggi, F.; Franchini, M.; McConnell, S.; Casadevall, A. Int. J. Mol. Sci. 2021, 23, 29. DOI: 10.3390/ijms23010029.

Spinello, A.; Saltalamacchia, A.; Magistrato, A. J. Phys. Chem. Lett. 2020, 11, 4785–4790. DOI: 10.1021/acs.jpclett.0c01148.

Han, D. P.; Penn-Nicholson, A.; Cho, M. W. Virology. 2006, 350, 15–25. DOI: 10.1016/j.virol.2006.01.029.

Vique-Sánchez, J. L.; Caro-Gómez, L. A.; Brieba, L. G.; Benítez-Cardoza, C. G. Parasitol. Int. 2020. DOI: 10.1016/j.parint.2020.102086.

Vique‐Sánchez, J. L.; Jiménez‐Pineda, A.; Benítez‐Cardoza, C. G. Arch. Pharm. (Weinheim). 2020. DOI: 10.1002/ardp.202000263.

Benítez-Cardoza, C. G.; Fernández-Velasco, D.A.; Vique-Sánchez, J. L. ChemistrySelect. 2020. DOI: 10.1002/slct.201904632.

Arroyo-Verástegui, R.; Ortega-López, J.; Benítez-Cardoza, C.; Vique-Sánchez, J. L.; Brieba de castro, L. G.; Rojo-Domínguez, A.; García-Gutiérrez, P. El uso de 5,5´- [(4-nitrofenil)-metilen]bis(6-hidroxi-2-mercapto-3-metil-4(3H)-pirimidinonaTIM como tricomonicida. 2016.

ADMETlab. http://admet.scbdd.com/calcpre/index_sys/, accessed in March 2022.

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2022-10-01

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Regular Articles