The ongoing COVID-19 pandemic urges searches for antiviral agents that can block infection or ameliorate its symptoms. Using dissimilar search strategies for new antivirals will improve our overall chances of finding effective treatments. Here, we have established an experimental platform for screening of small molecule inhibitors of SARS-CoV-2 main protease in Saccharomyces cerevisiae cells, genetically engineered to enhance cellular uptake of small molecules in the environment. The system consists of a fusion of the E. coli toxin MazF and its antitoxin MazE, with insertion of a protease cleavage site in the linker peptide connecting the MazE and MazF moieties. Expression of the viral protease confers cleavage of the MazEF fusion, releasing the MazF toxin from its antitoxin, resulting in growth inhibition. In the presence of a small molecule inhibiting the protease, cleavage is blocked and the MazF toxin remains inhibited, promoting growth. The system thus allows positive selection for inhibitors. The engineered yeast strain is tagged with a fluorescent marker protein, allowing precise monitoring of its growth in the presence or absence of inhibitor. We detect an established main protease inhibitor down to 10 μM by a robust growth increase. The system is suitable for robotized large-scale screens. It allows in vivo evaluation of drug candidates, and is rapidly adaptable for new variants of the protease with deviant site specificities.

中文翻译：

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酵母中用于 SARS-CoV-2 主要蛋白酶抑制剂的遗传陷阱

持续的 COVID-19 大流行促使人们寻找可以阻止感染或改善其症状的抗病毒药物。对新的抗病毒药物使用不同的搜索策略将提高我们找到有效治疗方法的总体机会。在这里，我们建立了一个实验平台，用于在酿酒酵母细胞中筛选 SARS-CoV-2 主要蛋白酶的小分子抑制剂，通过基因工程来增强细胞对环境中小分子的吸收。该系统由大肠杆菌毒素 MazF 及其抗毒素 MazE 的融合体组成，在连接 MazE 和 MazF 部分的接头肽中插入蛋白酶切割位点。病毒蛋白酶的表达使 MazEF 融合体裂解，从其抗毒素中释放 MazF 毒素，导致生长抑制。在抑制蛋白酶的小分子存在的情况下，裂解被阻断，MazF 毒素仍然受到抑制，促进生长。因此，该系统允许对抑制剂进行阳性选择。工程酵母菌株用荧光标记蛋白标记，允许在存在或不存在抑制剂的情况下精确监测其生长。我们通过强劲的增长增长检测到低至 10 μM 的已建立的主要蛋白酶抑制剂。该系统适用于机器人化的大型屏幕。它允许对候选药物进行体内评估，并且可以快速适应具有异常位点特异性的蛋白酶的新变体。工程酵母菌株用荧光标记蛋白标记，允许在存在或不存在抑制剂的情况下精确监测其生长。我们通过强劲的增长增长检测到低至 10 μM 的已建立的主要蛋白酶抑制剂。该系统适用于机器人化的大型屏幕。它允许对候选药物进行体内评估，并且可以快速适应具有异常位点特异性的蛋白酶的新变体。工程酵母菌株用荧光标记蛋白标记，允许在存在或不存在抑制剂的情况下精确监测其生长。我们通过强劲的增长增长检测到低至 10 μM 的已建立的主要蛋白酶抑制剂。该系统适用于机器人化的大型屏幕。它允许对候选药物进行体内评估，并且可以快速适应具有异常位点特异性的蛋白酶的新变体。