Abstract

The outbreak of SARS-CoV-2 and deaths caused by it all over the world have imposed great concern on the scientific community to develop potential drugs to combat Coronavirus disease-19 (COVID-19). In this regard, lichen metabolites may offer a vast reservoir for the discovery of antiviral drug candidates. Therefore, to find novel compounds against COVID-19, we created a library of 412 lichen compounds and subjected to virtual screening against the SARS-CoV-2 Main protease (Mpro). All the ligands were virtually screened, and 27 compounds were found to have high affinity with Mpro. These compounds were assessed for drug-likeness analysis where two compounds were found to fit well for redocking studies. Molecular docking, drug-likeness, X-Score, and toxicity analysis resulting in two lichen compounds, Calycin and Rhizocarpic acid with Mpro-inhibiting activity. These compounds were finally subjected to molecular dynamics simulation to compare the dynamics behavior and stability of the Mpro after ligand binding. The binding energy was calculated by MM-PBSA method to determine the intermolecular protein–ligand interactions. Our results showed that two compounds; Calycin and Rhizocarpic acid had the binding free energy of − 42.42 kJ mol/1 and − 57.85 kJ mol/1 respectively as compared to reference X77 (− 91.78 kJ mol/1). We concluded that Calycin and Rhizocarpic acid show considerable structural and pharmacological properties and they can be used as hit compounds to develop potential antiviral agents against SARS-CoV-2. These lichen compounds may be a suitable candidate for further experimental analysis.

Graphic abstract

中文翻译：

---

基于结构筛选抗 SARS 冠状病毒主蛋白酶 (Mpro) 的新型地衣化合物作为 COVID-19 的潜在抑制剂。

摘要

SARS-CoV-2 的爆发及其在世界各地造成的死亡使科学界非常关注开发潜在的药物来对抗冠状病毒病 19（COVID-19）。在这方面，地衣代谢物可能为发现抗病毒候选药物提供了巨大的资源库。因此，为了找到针对 COVID-19 的新型化合物，我们创建了一个包含 412 种地衣化合物的库，并针对 SARS-CoV-2 主蛋白酶 (Mpro) 进行了虚拟筛选。对所有配体进行了虚拟筛选，发现 27 种化合物与 Mpro 具有高亲和力。对这些化合物进行了药物相似性分析，发现两种化合物非常适合重新对接研究。分子对接、药物相似性、X-Score 和毒性分析产生两种地衣化合物，具有 Mpro 抑制活性的花萼和根果酸。最后对这些化合物进行分子动力学模拟，以比较配体结合后 Mpro 的动力学行为和稳定性。通过MM-PBSA方法计算结合能以确定分子间蛋白质-配体相互作用。我们的结果表明，两种化合物；与参考 X77 (- 91.78 kJ mol/1) 相比，花萼和根果酸的结合自由能分别为 - 42.42 kJ mol/1 和 - 57.85 kJ mol/1。我们得出的结论是，花萼和根果酸显示出相当大的结构和药理特性，它们可以用作开发潜在的抗 SARS-CoV-2 抗病毒药物的命中化合物。这些地衣化合物可能是进一步实验分析的合适候选者。最后对这些化合物进行分子动力学模拟，以比较配体结合后 Mpro 的动力学行为和稳定性。通过MM-PBSA方法计算结合能以确定分子间蛋白质-配体相互作用。我们的结果表明，两种化合物；与参考 X77 (- 91.78 kJ mol/1) 相比，花萼和根果酸的结合自由能分别为 - 42.42 kJ mol/1 和 - 57.85 kJ mol/1。我们得出的结论是，花萼和根果酸显示出相当大的结构和药理特性，它们可以用作开发潜在的抗 SARS-CoV-2 抗病毒药物的命中化合物。这些地衣化合物可能是进一步实验分析的合适候选者。最后对这些化合物进行分子动力学模拟，以比较配体结合后 Mpro 的动力学行为和稳定性。通过MM-PBSA方法计算结合能以确定分子间蛋白质-配体相互作用。我们的结果表明，两种化合物；与参考 X77 (- 91.78 kJ mol/1) 相比，花萼和根果酸的结合自由能分别为 - 42.42 kJ mol/1 和 - 57.85 kJ mol/1。我们得出的结论是，花萼和根果酸显示出相当大的结构和药理特性，它们可以用作开发潜在的抗 SARS-CoV-2 抗病毒药物的命中化合物。这些地衣化合物可能是进一步实验分析的合适候选者。

图形摘要