Drie natuurlijke verbindingen die aanwezig zijn in voedingsmiddelen zoals groene thee, olijfolie en rode wijn zijn veelbelovende kandidaten voor de ontwikkeling van medicijnen tegen het coronavirus. In een uitgebreide screening van een grote bibliotheek van natuurlijke stoffen bij DESY's röntgenbron PETRA III bonden de verbindingen aan een centraal enzym dat essentieel is voor de replicatie van het coronavirus. Alle drie de verbindingen worden al gebruikt als werkzame stoffen in bestaande medicijnen, zoals het team onder leiding van Christian Betzel van de Universiteit van Hamburg en Alke Meents van DESY meldt in het tijdschrift Communications Biology . Of en wanneer een coronavirusmedicijn op basis van deze verbindingen kan worden ontwikkeld, moet echter nog worden onderzocht.

"We hebben 500 stoffen uit de Karachi Library of Natural Compounds getest als ze binden aan de papaïne-achtige protease van het nieuwe coronavirus, dat een van de belangrijkste doelwitten is voor een antiviraal medicijn", legt de hoofdauteur van het onderzoek Vasundara Srinivasan van de Universiteit van Hamburg. "Een verbinding die zich op de juiste plaats aan het enzym bindt, kan ervoor zorgen dat het niet meer werkt."

De papaïne-achtige protease (PL ^pro ) is een essentieel enzym voor virusreplicatie:wanneer een cel wordt gekaapt door het coronavirus, wordt deze gedwongen bouwstenen te produceren voor nieuwe virusdeeltjes. Deze eiwitten worden vervaardigd als een lange reeks. PL ^pro werkt dan als een moleculaire schaar en knipt de eiwitten uit het touwtje. Als dit proces wordt geblokkeerd, kunnen de eiwitten geen nieuwe virusdeeltjes samenstellen.

"Echter, PL ^pro heeft nog een vitale functie voor het virus", zegt Srinivasan. "Het blokkeert een eiwit van het immuunsysteem, ISG15 genaamd, en dat verzwakt de zelfverdediging van de cel ernstig. Met remming van PL ^pro we kunnen ook de immuunrespons van de cel versterken."

Voor de experimenten, PL ^pro werd gemengd met elk van de 500 natuurlijke stoffen in een oplossing, waardoor ze de kans kregen om zich aan het enzym te binden. Met een conventionele lichtmicroscoop is niet te zien of een stof zich aan het enzym bindt. In plaats daarvan werden kleine kristallen uit de mengsels gekweekt. Belicht met de heldere röntgenstralen van PETRA III op het experimentele station P11, produceerden de kristallen een karakteristiek diffractiepatroon waaruit de structuur van het enzym kan worden gereconstrueerd tot op het niveau van individuele atomen. "Van deze informatie kunnen we 3-dimensionale modellen van het enzym maken met atomaire resolutie en kijken of en waar een stof eraan bindt", legt Meents uit.

Uit de screening bleek dat drie fenolen aan het enzym binden:hydroxyethylfenol (YRL), geïsoleerd voor de experimenten van de hennaboom Lawsonia alba, is een verbinding die in veel voedingsmiddelen voorkomt, zoals rode wijn en olijfolie van eerste persing en wordt gebruikt als middel tegen aritmie. Hydroxybenzaldehyde (HBA) is een bekend antitumormiddel en versnelt de wondgenezing. Het werd geïsoleerd uit de koperblad Acalypha torta. Methyldihydroxybenzoaat (HE9), geïsoleerd uit de Franse goudsbloem Tagetes patula, is een antioxidant met ontstekingsremmende werking en wordt aangetroffen in groene thee.

In daaropvolgende laboratoriumtests, opgesteld en uitgevoerd door Hévila Brognaro in de groep van Betzel, verminderden de drie fenolen PL ^pro 's activiteit met 50-70% in levende cellen. "Het voordeel van deze stoffen is hun bewezen veiligheid", zegt Betzel, die ook lid is van de cluster of excellence CUI:Advanced Imaging of Matter. "Deze verbindingen komen van nature voor in veel voedingsmiddelen. Het drinken van groene thee zal je corona-infectie echter niet genezen. Alsof het je wonden niet zal genezen of je kanker zal genezen. Of en hoe een coronamedicijn kan worden ontwikkeld uit deze fenolen, is onderwerp van verder onderzoek ."

In een andere screening had een team dat grotendeels uit dezelfde wetenschappers bestond al duizenden bestaande geneesmiddelen bij PETRA III gescreend als mogelijke remmers van de belangrijkste protease van het coronavirus (M ^pro ), ook een moleculaire schaar en een belangrijk potentieel medicijndoelwit. De screening identificeerde verschillende kandidaat-medicijnen voor corona, en de meest veelbelovende zijn in preklinische tests terechtgekomen. "Het corona-initiatief van DESY en de Universiteit van Hamburg is een van de weinige wereldwijd die beide hoofddoelen van COVID-19 hebben onderzocht", benadrukt Betzel. + Verder verkennen

Nieuwe studie wijst op nieuw medicijndoelwit voor de behandeling van COVID-19