デングウイルスおよびノロウイルスのRNA依存性RNAポリメラーゼにおける新規アロステリック部位を標的とした広汎なウイルス阻害剤の同定

Identification of a Broad-Spectrum Viral Inhibitor Targeting a Novel Allosteric Site in the RNA-Dependent RNA Polymerases of Dengue Virus and Norovirus.

• Dongrong Yi
• Quanjie Li
• Lili Pang
• Yujia Wang
• Yongxin Zhang
• Zhaojun Duan
• Chen Liang
• Shan Cen

抄録

すべてのRNAウイルスは、ウイルスRNAを複製し転写するRNA依存性RNAポリメラーゼ（RdRp）をコードしている。この必須のウイルス酵素は哺乳類細胞には存在しないため、汎抗ウイルス活性を有する抗ウイルス薬開発の主要なターゲットとなっている。本研究では、デングウイルス（DENV）のRdRpのNポケットとヒトノロウイルス（hNV）のRdRpのBサイトの構造的に等価な部位を利用し、並行して構造に基づいたバーチャルスクリーニングを行い、hNVとDENVのRdRpを阻害する化合物を発見した。その結果、低分子のEntrectinib（RAI-13）がhNVとDENVの両方の感染を強力に阻害する化合物であることを明らかにしました。具体的には，RAI-13はhNVおよびDENVのRdRpsに直接結合し，生化学的アッセイにおいてポリメラーゼ活性を効果的に阻害し，マウスノロウイルス（MNV）およびDENV2感染に対してそれぞれ2.01μMおよび2.43μMのdoes反応性阻害を示した．最も有望なのは、RAI-13が2μMの濃度でC型肝炎ウイルス（HCV）感染を95％阻害することである。このように、異なるウイルスのRdRpsが共有するアロステリック部位を標的とし、複数の病原性RNAウイルスを強力に阻害する低分子化合物を発見したことから、広汎な抗ウイルス薬として開発される可能性を秘めています。

All RNA viruses encode the RNA-dependent RNA polymerase (RdRp) which replicates and transcribes viral RNA. This essential viral enzyme does not exist in mammalian cells, thus presents a main target for the development of antiviral drugs with potential pan-antiviral activity. In this study, we take advantage of the structurally equivalent site in the dengue virus (DENV) RdRp, the N-pocket, and in the human norovirus (hNV) RdRp, the B-site, and performed a parallel structure-based virtual screening to discover compounds that can inhibit the RdRps of both hNV and DENV. We successfully identified a small molecule called Entrectinib (RAI-13) as a potent inhibitor of both hNV and DENV infection. Specifically, RAI-13 binds directly to hNV and DENV RdRps, effectively inhibits the polymerase activity in the biochemical assays, and exhibits does-responsive inhibition of murine norovirus (MNV) and DENV2 infection with IC50 values of 2.01 and 2.43 μM, respectively. Most promisingly, RAI-13 inhibits hepatitis C virus (HCV) infection by 95% at the 2 μM concentration. We have therefore discovered a small molecule compound that targets an allosteric site that is shared by different viral RdRps and strongly inhibits multiple pathogenic RNA viruses, thus holding the potential of being developed into a broad-spectrum antiviral drug.

Copyright © 2020 Yi, Li, Pang, Wang, Zhang, Duan, Liang and Cen.