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Zinc2+ ion inhibits SARS-CoV-2 main protease and viral replication in vitro
Chemical Communications ( IF 4.3 ) Pub Date : 2021-08-27 , DOI: 10.1039/d1cc03563k Love Panchariya 1 , Wajahat Ali Khan 1 , Shobhan Kuila 1 , Kirtishila Sonkar 1 , Sibasis Sahoo 1 , Archita Ghoshal 1 , Ankit Kumar 2 , Dileep Kumar Verma 2 , Abdul Hasan 2 , Mohd Azeem Khan 1 , Niyati Jain 3 , Amit Kumar Mohapatra 4 , Shubhashis Das 5 , Jitendra K Thakur 5 , Souvik Maiti 6, 7 , Ranjan Kumar Nanda 4 , Rajkumar Halder 8 , Sujatha Sunil 2 , Arulandu Arockiasamy 1
Chemical Communications ( IF 4.3 ) Pub Date : 2021-08-27 , DOI: 10.1039/d1cc03563k Love Panchariya 1 , Wajahat Ali Khan 1 , Shobhan Kuila 1 , Kirtishila Sonkar 1 , Sibasis Sahoo 1 , Archita Ghoshal 1 , Ankit Kumar 2 , Dileep Kumar Verma 2 , Abdul Hasan 2 , Mohd Azeem Khan 1 , Niyati Jain 3 , Amit Kumar Mohapatra 4 , Shubhashis Das 5 , Jitendra K Thakur 5 , Souvik Maiti 6, 7 , Ranjan Kumar Nanda 4 , Rajkumar Halder 8 , Sujatha Sunil 2 , Arulandu Arockiasamy 1
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Zinc deficiency is linked to poor prognosis in COVID-19 patients while clinical trials with zinc demonstrate better clinical outcomes. The molecular targets and mechanistic details of the anti-coronaviral activity of zinc remain obscure. We show that zinc not only inhibits the SARS-CoV-2 main protease (Mpro) with nanomolar affinity, but also viral replication. We present the first crystal structure of the Mpro–Zn2+ complex at 1.9 Å and provide the structural basis of viral replication inhibition. We show that Zn2+ coordinates with the catalytic dyad at the enzyme active site along with two previously unknown water molecules in a tetrahedral geometry to form a stable inhibited Mpro–Zn2+ complex. Further, the natural ionophore quercetin increases the anti-viral potency of Zn2+. As the catalytic dyad is highly conserved across SARS-CoV, MERS-CoV and all variants of SARS-CoV-2, Zn2+ mediated inhibition of Mpro may have wider implications.
中文翻译：
锌2+离子在体外抑制SARS-CoV-2主要蛋白酶和病毒复制
锌缺乏与 COVID-19 患者的不良预后有关，而锌的临床试验显示出更好的临床结果。锌的抗冠状病毒活性的分子靶点和机制细节仍不清楚。我们表明，锌不仅能以纳摩尔亲和力抑制 SARS-CoV-2 主蛋白酶 (Mpro)，还能抑制病毒复制。我们在 1.9 Å 处展示了 Mpro-Zn 2+复合物的第一个晶体结构，并提供了病毒复制抑制的结构基础。我们表明 Zn 2+与酶活性位点的催化二元组以及四面体几何形状中的两个先前未知的水分子配位，形成稳定的抑制 Mpro-Zn 2+复杂的。此外，天然离子载体槲皮素可提高 Zn 2+的抗病毒效力。由于催化二元组在 SARS-CoV、MERS-CoV 和 SARS-CoV-2 的所有变体中高度保守，因此 Zn 2+介导的 Mpro 抑制可能具有更广泛的意义。
更新日期：2021-09-13
中文翻译：
锌2+离子在体外抑制SARS-CoV-2主要蛋白酶和病毒复制
锌缺乏与 COVID-19 患者的不良预后有关，而锌的临床试验显示出更好的临床结果。锌的抗冠状病毒活性的分子靶点和机制细节仍不清楚。我们表明，锌不仅能以纳摩尔亲和力抑制 SARS-CoV-2 主蛋白酶 (Mpro)，还能抑制病毒复制。我们在 1.9 Å 处展示了 Mpro-Zn 2+复合物的第一个晶体结构，并提供了病毒复制抑制的结构基础。我们表明 Zn 2+与酶活性位点的催化二元组以及四面体几何形状中的两个先前未知的水分子配位，形成稳定的抑制 Mpro-Zn 2+复杂的。此外，天然离子载体槲皮素可提高 Zn 2+的抗病毒效力。由于催化二元组在 SARS-CoV、MERS-CoV 和 SARS-CoV-2 的所有变体中高度保守，因此 Zn 2+介导的 Mpro 抑制可能具有更广泛的意义。
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