Заремба А. А. Структуро орієнтована розробка і пошук таргетних антивіруcних сполук проти вірусу Епштейна-Барр та SARS-CoV-2

English version

Дисертація на здобуття ступеня доктора філософії

Державний реєстраційний номер

0826U000927

Здобувач

Спеціальність

  • 091 - Біологія

Спеціалізована вчена рада

PhD 1

Інститут мікробіології і вірусології ім. Д. К. Заболотного Національної академії наук України

Анотація

Дана робота є присвяченою пошуку і розробці ліків проти двох дуже різних у багатьох аспектах, однак подібних у значному впливі на людство, вірусів – вірусу Епштейна-Барр (ВЕБ) і SARS-CoV-2. З різних причин та попри значні зусилля, хвороби спричинені обома цими вірусами досі здебільшого піддаються лише симптоматичному лікуванню. В ролі методологічної основи дисертації був вибраний структуро орієнтований дизайн ліків (СОДЛ) як найбільш сучасний підхід, що зарекомендував себе компромісним між швидкістю, затратами ресурсів і надійністю. Безпосередньо застосованими були віртуальний скринінг, симуляція молекулярної динаміки у різних варіаціях, обрахунок вільної енергії зв’язування методами ММ/PBSA та MM/GBSA, а також порівняльний аналіз. Цілями для застосування СОДЛ були вибрані антиапоптотичний білок BHRF1 та вірусний геном для вірусу Епштейна-Барр і рецепторзв’язуючий домен (RBD) S-глікопротеїну для SARS-CoV-2. Кожна із зазначених цільових макромолекул є ключовою для життєдіяльності відповідного патогену. Шляхом застосування ітераційного підходу, який опирався на симуляцію молекулярної динаміки ліганд-рецепторного комплексу були створені ряд молекул здатних націлено зв’язуватись з BHRF1 (EBAI) та ДНК-послідовністю, яка відповідає гену EBNA1 (HASDI, HASDI-G2). В двох паралельних розрахункових експериментах було показано здатність EBAI до самостійного відновлення положення в межах BH3-зв’язуючої кишені BHRF1 — основної функціонально активної частини цього віропротеїну. Загалом в дев’яти симуляціях молекулярної динаміки також було підтверджено селективність HASDI, HASDI-G2. Було показано, що дані поліінтеркалятори володіють здатністю до сиквенс-специфічного зв’язування. У випадку HASDI-G2 додатково було доведено, що ступінь селективності є достатнім для дискримінації послідовностей, які відрізняються однією нуклеотидною парою. Особливості молекулярної біології SARS-CoV-2 є дослідженими набагато менше порівняно з ВЕБ. Тож, на першому етапі, з метою розуміння швидкості пристосувальних змін до факторів позитивного відбору було проведено комплексний аналіз зміни варіантного складу патогену під впливом масової вакцинації у Індії, Німеччинї та Україні. Визначено, що гетерогенність популяції патогену дозволяє йому пристосовуватись надзвичайно швидко. Опираючись на отримані дані, було проведене дослідження з пошуку консервативної кишені розташованої в межах рецептор зв’язуючого домену SARS-CoV-2 у варіантів Ухань, P.1 і Кластер 5. Її було ідентифіковано в межах hACE2-зв’язуючої ділянки цього домену. Шляхом застосування ітераційного підходу, який опирався на симуляцію молекулярної динаміки ліганд-рецепторного комплексу, була розроблена мала молекула здатна до стабільної взаємодії з RBD в зоні відкритої кишені варіантів Ухань, Омікрон, Дельта та Кластер 5. Дані було підтверджено відповідними симуляційними експериментами. Опираючись на напрацьовані дані, було проведено додаткове дослідження із застосуванням класичного віртуального скринінгу бібліотеки затверджених FDA лікарських сполук для пошуку речовин, потенційно здатних до взаємодії з RBD у ділянці відкритого покету. Після трьох послідовних етапів оцінки і відсіву, зокрема із застосуванням симуляції молекулярної динамки різної тривалості, антиандроген кетодаролутамід був ідентифікований як сполука, здатна до стабільної взаємодії з RBD у його hACE2-зв’язуючій ділянці.

Публікації

Zaremba, A., Zaremba, P., and Zahorodnia, S. (2025). A thorough insight into the life cycle of the Epstein-Barr virus. From the molecular to the organismal level. Current Research in Microbial Sciences 9, 100505. https://doi.org/10.1016/j.crmicr.2025.100505.

Zaremba, A., Zaremba, P., and Zahorodnia, S. (2025). In silico development of HASDI-G2 as a novel agent for selective recognition of the DNA sequence. Sci Rep 15, 8577. https://doi.org/10.1038/s41598-025-89967-1.

Zaremba, A.A., Zaremba, P.Y., and Zahorodnia, S.D. (2023). In silico study of HASDI (high-affinity selective DNA intercalator) as a new agent capable of highly selective recognition of the DNA sequence. Sci Rep 13, 5395. https://doi.org/10.1038/s41598-023-32595-4.

Zaremba, A., Zaremba, P., and Zahorodnia, S. (2023). De novo designed inhibitor has high affinity to four variants of the RBD of S-glycoprotein of SARS-CoV-2 - an in silico study. Journal of Biomolecular Structure and Dynamics 41, 9389–9397. https://doi.org/10.1080/07391102.2022.2141886

Zaremba, A.A., Zaremba, P.Y., and Platonov, M.O. (2023). De novo designed EBAI as a potential inhibitor of the viral protein BHRF1. Research in silico. Journal of Biomolecular Structure and Dynamics 41, 3680–3685. https://doi.org/10.1080/07391102.2022.2053746.

Zaremba, A., Zaremba, P., Muchnyk, F.V., Baranova, G., and Zahorodnia, S. (2021). In silico Identification of a Viral Surface Glycoprotein Site Suitable for the Development of Low Molecular Weight Inhibitors for Various Variants of the SARS-CoV-2. Mikrobiolohichnyi Zhurnal 84, 34–43. https://doi.org/10.15407/microbiolj84.01.034.

Zaremba, A., Zaremba, P., Budzanivska, I., and Zahorodnia, S. (2022). Patterns of the influence of vaccination on the dynamics of different SARS-CoV-2 variants spread. Two-year analysis. Bulletin of Taras Shevchenko National University of Kyiv Series Biology 89, 39–45. https://doi.org/10.17721/1728.2748.2022.89.39-45.

Zaremba, A., Zaremba, P., and Zahorodnia, S. In silico identification of a new potential drug-binding pocket on the surface of the receptor-binding domain of the SARS-CoV-2 S-glycoprotein. The 1st International Electronic Conference on Medicinal Chemistry and Pharmaceutics, 1–30 November 2025, Basel, Switzerland, online.

Zaremba A., and Zahorodnia S. In silico study of ketodarolutamide as a potential inhibitor of the SARS-CoV-2 RBD interaction with human ACE2. The V Scientific Conference “Youth and Modern Problems of Microbiology and Virology”, 19-20 November 2024, Kyiv, Ukraine, P. 48.

Zaremba A., and Zahorodnia S. 3D structure data validation of the SARS-CoV-2 protein E transmembrane domain pentamer form as a potential target for drug development. Modern aspects of microbiology, virology and biotechnology in wartime and post-war period, 15-16 November 2023, Kyiv, Ukraine, P. 277-278.

Zaremba, A., Shalimov, O., Onys’ko, P., and Zahorodnia, S. In silico identification of a potential inhibitor of the SARS-CoV-2 S-glycoprotein receptor-binding domain interaction with human ACE2. 9th International Electronic Conference on Medicinal Chemistry, 1–30 November 2023, Basel, Switzerland, online.

Zaremba, A., Zaremba, P., and Zagorodnya, S. Selective DNA intercalation of massive molecules as a new method of highly specific inhibition of transcription. 6th International Electronic Conference on Medicinal Chemistry, 1–30 November 2020, Basel, Switzerland, online.

Файли

Схожі дисертації