Descoberta de inibidores como candidatos a fármacos antivirais para covid-19: Estudos bioquímicos e estruturais das enzimas protease principal (nsp5), protease \"papain-like\" (nsp3) e complexo de replicação e transcrição (nsp12/nsp7/nsp8) de SARS-CoV-2
| Ano de defesa: | 2025 |
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| Tipo de documento: | Tese |
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Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
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| Palavras-chave em Português: | |
| Link de acesso: | https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/76/76133/tde-14052025-092658/ |
Resumo: | A pandemia de COVID-19 evidenciou a necessidade de novos fármacos antivirais, especialmente diante do risco de resistência aos tratamentos disponíveis. Este trabalho investigou três alvos essenciais para a replicação do SARS-CoV-2: a protease principal (Mpro/nsp5), a protease papain-like (PLpro/nsp3) e o complexo de replicação e transcrição (RTC, composto por RdRp/nsp12, nsp7 e nsp8). O objetivo foi identificar inibidores eficazes e seletivos para essas enzimas. Esforços realizados em colaboração com diferentes grupos de pesquisa e agências nacionais e internacionais permitiram a triagem de grandes quantidades de compostos, levando à identificação de moléculas bioativas promissoras para os três alvos. Para a PLpro, aproximadamente 4% dos compostos testados foram identificados como inibidores, com destaque para os peptídeos derivados do p-BthTX-I, compostos cumarínicos e compostos do grupo H3D, que apresentaram valores de IC50 na faixa do baixo micromolar. Para a Mpro, menos de 1% dos compostos testados demonstraram inibição significativa. Os estudos in vitro corroboraram as análises in silico, indicando que a taxifolina possui atividade inibitória moderada, e mecanismo de ação competitivo. O complexo RTC demonstrou ser cerca de dez vezes mais eficiente do que a RdRp isolada na síntese de RNA. Aproximadamente 4% dos compostos testados a 100 μM inibiram o RTC, com destaque para flavonoides e derivados de 2- aminonicotinonitrilas que presentaram valores de IC50 na faixa do nano ao baixo micromolar. Os resultados obtidos reforçam a importância de uma abordagem racional, integrada e multidisciplinar na busca por novos antivirais, principalmente frente à infecção causada pelo SARS-CoV-2. |
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Descoberta de inibidores como candidatos a fármacos antivirais para covid-19: Estudos bioquímicos e estruturais das enzimas protease principal (nsp5), protease \"papain-like\" (nsp3) e complexo de replicação e transcrição (nsp12/nsp7/nsp8) de SARS-CoV-2Discovery of inhibitors as antiviral drug candidates for covid-19: biochemical and structural studies of the main protease (nsp5), papain-like protease (nsp3) and replication and transcription complex (RdRp/nsp12/nsp7/nsp8) enzymes from SARS-CoV-2ProteaseProteaseRNA polimerase dependente de RNARNA-dependent RNA polymeraseSARS-CoV-2SARS-CoV-2A pandemia de COVID-19 evidenciou a necessidade de novos fármacos antivirais, especialmente diante do risco de resistência aos tratamentos disponíveis. Este trabalho investigou três alvos essenciais para a replicação do SARS-CoV-2: a protease principal (Mpro/nsp5), a protease papain-like (PLpro/nsp3) e o complexo de replicação e transcrição (RTC, composto por RdRp/nsp12, nsp7 e nsp8). O objetivo foi identificar inibidores eficazes e seletivos para essas enzimas. Esforços realizados em colaboração com diferentes grupos de pesquisa e agências nacionais e internacionais permitiram a triagem de grandes quantidades de compostos, levando à identificação de moléculas bioativas promissoras para os três alvos. Para a PLpro, aproximadamente 4% dos compostos testados foram identificados como inibidores, com destaque para os peptídeos derivados do p-BthTX-I, compostos cumarínicos e compostos do grupo H3D, que apresentaram valores de IC50 na faixa do baixo micromolar. Para a Mpro, menos de 1% dos compostos testados demonstraram inibição significativa. Os estudos in vitro corroboraram as análises in silico, indicando que a taxifolina possui atividade inibitória moderada, e mecanismo de ação competitivo. O complexo RTC demonstrou ser cerca de dez vezes mais eficiente do que a RdRp isolada na síntese de RNA. Aproximadamente 4% dos compostos testados a 100 μM inibiram o RTC, com destaque para flavonoides e derivados de 2- aminonicotinonitrilas que presentaram valores de IC50 na faixa do nano ao baixo micromolar. Os resultados obtidos reforçam a importância de uma abordagem racional, integrada e multidisciplinar na busca por novos antivirais, principalmente frente à infecção causada pelo SARS-CoV-2.The COVID-19 pandemic has highlighted the need for new antiviral drugs, especially given the risk of resistance to existing treatments. This study investigated three essential targets for SARS-CoV-2 replication: the main protease (Mpro/nsp5), the papain-like protease (PLpro/nsp3), and the replication-transcription complex (RTC, composed of RdRp/nsp12, nsp7, and nsp8). The objective was to identify effective and selective inhibitors for these enzymes. Efforts carried out in collaboration with various research groups and national and international agencies enabled the screening of a large number of compounds, leading to the identification of promising bioactive molecules for the three targets. For PLpro, approximately 4% of the tested compounds were identified as inhibitors, notably peptides derived from p-BthTX-I, coumarin derivatives, and compounds from the H3D group, which exhibited IC50 values in the low micromolar range. For Mpro, less than 1% of the tested compounds demonstrated significant inhibition. In vitro studies corroborated in silico analyses, indicating that taxifolin has moderate inhibitory activity and a competitive mechanism of action. The RTC complex was found to be approximately ten times more efficient than isolated RdRp in RNA synthesis. About 4% of the compounds tested at 100 μM inhibited RTC, with flavonoids and 2-aminonicotinonitrile derivatives standing out, showing IC50 values ranging from nanomolar to low micromolar levels. The results obtained reinforce the importance of a rational, integrated, and multidisciplinary approach in the search for new antivirals, particularly against SARS-CoV-2 infection.Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USPGuido, Rafael Victório CarvalhoOliveira, Juliana Roberta Torini de SouzaGodoy, Mariana Ortiz de2025-04-04info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfhttps://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/76/76133/tde-14052025-092658/reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USPinstname:Universidade de São Paulo (USP)instacron:USPLiberar o conteúdo para acesso público.info:eu-repo/semantics/openAccesspor2025-05-15T12:22:02Zoai:teses.usp.br:tde-14052025-092658Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://www.teses.usp.br/PUBhttp://www.teses.usp.br/cgi-bin/mtd2br.plvirginia@if.usp.br|| atendimento@aguia.usp.br||virginia@if.usp.bropendoar:27212025-05-15T12:22:02Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP - Universidade de São Paulo (USP)false |
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A pandemia de COVID-19 evidenciou a necessidade de novos fármacos antivirais, especialmente diante do risco de resistência aos tratamentos disponíveis. Este trabalho investigou três alvos essenciais para a replicação do SARS-CoV-2: a protease principal (Mpro/nsp5), a protease papain-like (PLpro/nsp3) e o complexo de replicação e transcrição (RTC, composto por RdRp/nsp12, nsp7 e nsp8). O objetivo foi identificar inibidores eficazes e seletivos para essas enzimas. Esforços realizados em colaboração com diferentes grupos de pesquisa e agências nacionais e internacionais permitiram a triagem de grandes quantidades de compostos, levando à identificação de moléculas bioativas promissoras para os três alvos. Para a PLpro, aproximadamente 4% dos compostos testados foram identificados como inibidores, com destaque para os peptídeos derivados do p-BthTX-I, compostos cumarínicos e compostos do grupo H3D, que apresentaram valores de IC50 na faixa do baixo micromolar. Para a Mpro, menos de 1% dos compostos testados demonstraram inibição significativa. Os estudos in vitro corroboraram as análises in silico, indicando que a taxifolina possui atividade inibitória moderada, e mecanismo de ação competitivo. O complexo RTC demonstrou ser cerca de dez vezes mais eficiente do que a RdRp isolada na síntese de RNA. Aproximadamente 4% dos compostos testados a 100 μM inibiram o RTC, com destaque para flavonoides e derivados de 2- aminonicotinonitrilas que presentaram valores de IC50 na faixa do nano ao baixo micromolar. Os resultados obtidos reforçam a importância de uma abordagem racional, integrada e multidisciplinar na busca por novos antivirais, principalmente frente à infecção causada pelo SARS-CoV-2. |
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