Un estudio encuentra que la curcumina es un agente terapéutico potencial contra la variante Omicron del SARS-CoV-2

Un estudio reciente publicado en la revista Informática en Biología y Medicina demostró que la curcumina fitoquímica es una potente perspectiva terapéutica contra la variante Omicron del síndrome respiratorio agudo severo coronavirus 2 (SARS-CoV-2).

Estudio: La curcumina inhibe la proteína espiga de la nueva variante preocupante (COV) del SARS-CoV-2 Omicron, un estudio in silico. Crédito de la imagen: EshanaPhoto/Shutterstock

Fondo

La pandemia actual de la enfermedad por coronavirus 2019 (COVID-19) ha causado más de 508 millones de casos de SARS-CoV-2 y seis millones de muertes hasta la fecha en todo el mundo. A partir de ahora, la variante SARS-CoV-2 Omicron (B.1.1.529) es la cepa dominante en todo el mundo. Omicron fue designado como una variante de preocupación (VOC) ya que puede evadir la inmunidad inducida por la vacuna y la infección debido a varias mutaciones en su proteína de pico (S), incluidas las sustituciones de 15 aminoácidos en el dominio de unión al receptor (RBD).

Estudios recientes indican que muchas de las vacunas COVID-19 más utilizadas ofrecen poca o ninguna inmunidad contra la infección por Omicron. Hasta la fecha no se ha recomendado ningún régimen terapéutico específico para este VOC. Como resultado, Omicron podría poner en peligro los intentos mundiales de contener la pandemia de COVID-19 al representar un riesgo para la salud pública.

Sobre el estudio

El presente documento tuvo como objetivo perfilar siete fitoquímicos (capsaicina, gingerol, alicina, curcumina, piperina, zingebereno y cinamaldehído) y descubrir posibles opciones terapéuticas contra la variante Omicron. Los investigadores construyeron un diseño tridimensional de Omicron S RBD mediante la integración de 15 alteraciones de aminoácidos en la estructura Native S. El equipo comparó los cambios estructurales de Omicron S con los de Native S. Los autores acoplaron los siete fitoquímicos con el complejo Omicron S-enzima convertidora de angiotensina humana 2 (hACE2) y la proteína Omicron S.

Además, se ejecutó una simulación de dinámica molecular (MD) entre la curcumina y la proteína Omicron S para evaluar la estabilidad estructural del complejo en un entorno fisiológico. Además, el equipo comparó los resultados con el medicamento de control cloroquina y el clorhidrato GR 127935.

La secuencia principal de la proteína S nativa (posición inicial 333) se adquirió de la iniciativa global para compartir todos los datos sobre influenza (GISAID). Se introdujeron quince mutaciones en Native S usando el software PyMol 2.5, lo que resultó en Omicron S. El software UCSF Chimera se usó para examinar y visualizar el impacto de las mutaciones en la proteína Omicron S.

La unión de las proteínas hACE2 y Omicron S se realizó utilizando el servidor web de acoplamiento proteína-proteína ClusPro. Los siete fitoquímicos con el complejo Omicron S y Omicron S-hACE2 se acoplaron mediante el servidor de acoplamiento Dockthor. Las energías libres de los complejos de curcumina-Omicron S y cloroquina-Omicron S se calcularon utilizando el enfoque de área de superficie accesible por solvente de mecánica molecular-Poisson-Boltzmann (MM-PBSA). Finalmente, se utilizó el software PyMol 2.5 para evaluar el impacto de la interacción de la curcumina con la proteína diana Omicron S.

Resultados

Los resultados del estudio mostraron que las sustituciones de aminoácidos en la variante SARS-CoV-2 Omicron podrían favorecer una mejor capacidad de unión a hACE2, lo que podría resultar en una mayor transmisibilidad viral del SARS-CoV-2. La evaluación de Prodigy mostró que la energía de unión entre la proteína Omicron S y hACE2 fue de -13,7 Kcal mol-1. Si bien las energías de unión de las proteínas S proyectadas y Omicron S eran comparables, Native S tenía un modesto potencial de unión con hACE2. En comparación con los medicamentos de control correspondientes, la curcumina se adhirió considerablemente tanto al complejo Omicron S/hACE2 como a Omicron S.

Los investigadores encontraron que la curcumina estaba unida a numerosos residuos de aminoácidos mutados (ARG161 [493]SER114 [446]SU173 [505]y SER164 [496]) de la proteína Omicron S y otros residuos. Por el contrario, el fármaco de control cloroquina mostró unión solo con el aminoácido mutado ARG161. Esta observación implicaba que la curcumina tiene una mayor afinidad por Omicron S que la cloroquina. No obstante, la curcumina y la cloroquina exhibieron una región Omicron S compartida que abarca los aminoácidos comunes ARG161 [493]SER162 [494]y TYR117 [449].

Además, el equipo descubrió numerosos sitios de interacción curcumina-hACE2 en el complejo Omicron-S. Estos residuos eran aminoácidos significativos que interaccionan con hACE2-Omicron S. La curcumina estableció un enlace pi con el residuo de espiga mutante HIS173 [505]lo que indica que tiene una mayor afinidad por la proteína mutada en el complejo que el clorhidrato de control ACE GR 127935.

La simulación MD mostró que la curcumina podría establecer una estructura estable con la proteína S de Omicron en el entorno fisiológico y una mayor interacción que el medicamento de control cloroquina. Los estudios de energía libre revelaron que la curcumina tenía una mayor afinidad por Omicron S que el medicamento de control cloroquina. Las distancias de aminoácidos del complejo curcumina-Omicron S pueden ser más cortas que las de Omicron S sin curcumina.

Conclusiones

Los hallazgos del estudio ilustraron que la curcumina albergaba la capacidad inhibidora más significativa con la proteína Omicron S de los siete fitoquímicos probados. Los autores también encontraron que la curcumina podría perturbar el agregado Omicron S-hACE2. Además, la simulación MD mostró que la curcumina podría establecer un complejo estable con Omicron S en el medio fisiológico.

Para resumir, los datos actuales muestran que la curcumina tiene el potencial de usarse como agente medicinal contra la variante altamente infecciosa SARS-CoV-2 Omicron.

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