Tre naturliga föreningar som finns i livsmedel som grönt te, olivolja och rött vin är lovande kandidater för utveckling av läkemedel mot coronaviruset. I en omfattande screening av ett stort bibliotek av naturliga ämnen vid DESYs röntgenkälla PETRA III bands föreningarna till ett centralt enzym som är avgörande för replikeringen av coronaviruset. Alla tre föreningarna används redan som aktiva substanser i befintliga läkemedel, vilket teamet ledd av Christian Betzel från universitetet i Hamburg och Alke Meents från DESY rapporterar i tidskriften Communications Biology . Men om och när ett läkemedel mot coronavirus kan utvecklas på basis av dessa föreningar återstår att undersöka.

"Vi testade 500 ämnen från Karachi Library of Natural Compounds om de binder till det papainliknande proteaset från det nya coronaviruset, som är ett av huvudmålen för ett antiviralt läkemedel", förklarar studiens huvudförfattare Vasundara Srinivasan från University of Hamburg. "En förening som binder till enzymet på rätt plats kan hindra det från att fungera."

Det papainliknande proteaset (PL ^pro ) är ett viktigt enzym för virusreplikation:När en cell kapas av coronaviruset tvingas den producera byggstenar för nya viruspartiklar. Dessa proteiner tillverkas som en lång sträng. PL ^pro fungerar sedan som en molekylär sax som klipper av proteinerna från strängen. Om denna process blockeras kan proteinerna inte samla ihop nya viruspartiklar.

"Men PL ^pro har en annan viktig funktion för viruset", säger Srinivasan. "Det blockerar ett protein i immunsystemet, kallat ISG15, och som kraftigt försvagar cellens självförsvar. Med hämmande PL ^pro vi kan också förbättra cellens immunsvar."

För experimenten, PL ^pro blandades med var och en av de 500 naturliga ämnena i en lösning, vilket gav dem chansen att binda till enzymet. Det går inte att se om ett ämne binder till enzymet med ett konventionellt ljusmikroskop. Istället odlades små kristaller från blandningarna. När de belysts med de ljusa röntgenstrålarna från PETRA III vid experimentstationen P11, producerade kristallerna ett karakteristiskt diffraktionsmönster från vilket enzymets struktur kan rekonstrueras ner till nivån av enskilda atomer. "Utifrån denna information kan vi producera 3-dimensionella modeller av enzymet med atomär upplösning och se om och var ett ämne binder till det", förklarar Meents.

Screeningen visade att tre fenoler binder till enzymet:hydroxietylfenol (YRL), isolerad för experimenten från hennaträdet Lawsonia alba, är en förening som finns i många livsmedel som rött vin och jungfruolja och används som medel mot arytmi. Hydroxibensaldehyd (HBA) är ett känt antitumörmedel och påskyndar sårläkning. Den isolerades från kopparbladet Acalypha torta. Metyldihydroxibensoat (HE9), isolerad från den franska ringblomma Tagetes patula, är en antioxidant med antiinflammatorisk effekt och finns i grönt te.

I efterföljande labbtester, etablerade och utförda av Hévila Brognaro i Betzels grupp, minskade de tre fenolerna PL ^pro s aktivitet med 50–70 % i levande celler. "Fördelen med dessa ämnen är deras bevisade säkerhet", säger Betzel, som också är medlem i cluster of excellence CUI:Advanced Imaging of Matter. "Dessa föreningar förekommer naturligt i många livsmedel. Men att dricka grönt te kommer inte att bota din koronainfektion. Som att det inte kommer att läka dina sår eller bota din cancer. Om och hur ett coronaläkemedel kan utvecklas från dessa fenoler är föremål för ytterligare studier ."

I en annan screening hade ett team bestående till stor del av samma forskare redan screenat tusentals befintliga läkemedel vid PETRA III som möjliga hämmare av coronavirusets huvudsakliga proteas (M ^pro ), också en molekylär sax och ett huvudsakligt potentiellt läkemedelsmål. Screeningen identifierade flera koronaläkemedelskandidater, och de mest lovande har gått in i prekliniska tester. "Coronainitiativet från DESY och University of Hamburg är ett av få i världen som undersökt båda covid-19:s huvudmål", betonar Betzel. + Utforska vidare

Ny studie pekar på nya läkemedelsmål för behandling av covid-19