SARS-CoV-2病原体の鍵となるタンパク質に対するイベルメクチンの結合効果を探る：in silico法によるアプローチ　Abhigyan Choudhury et al

論文紹介

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7996102/　

Exploring the binding efficacy of ivermectin against the key proteins of SARS-CoV-2 pathogenesis: an in silico approach

目的：COVID-19は現在、人類にとって最大の脅威である。近年、イベルメクチン（米国FDA承認の抗寄生虫薬）が抗SARS-CoV-2剤として探索されている。ここでは、in silicoアプローチを用いて、イベルメクチンの考えられる作用機序を検討した。

材料と方法：SARS-CoV-2の病原体に関与する主要なタンパク質に対するイベルメクチンの相互作用を、分子ドッキングおよび分子ダイナミックシミュレーションによって調べた。

結果：イベルメクチンは、ウイルスのレプリカーゼ、プロテアーゼおよびヒトTMPRSS2を阻害することが明らかになり、その抗ウイルス作用の生物物理学的根拠となり得る。イベルメクチンの抗ウイルス作用とADMETプロファイルは、現在使用されているヒドロキシクロロキンやレムデシビルなどの抗コロナ薬と同等であった。（注：レムデシビルはヒトにも効き過ぎて殺している。選択毒性が大事で、レムデシビルやアビガンには良好な治療実績はなく、むしろ死に導いているようだが、イベルメクチンには効いたという実績報告があるところが重要）

結論：今回の研究は、COVID-19の治療に有効な薬剤としてのイベルメクチンの候補性を啓発するものである。

Keywords: : ivermectin, molecular docking, protease, replicase, SARS-CoV-2, spike glycoprotein

イベルメクチンのSARS-CoV-2メインプロテアーゼとの相互作用

スパイクタンパクとの相互作用を確認した後、ウイルスのメインプロテアーゼに対するイベルメクチンの有効性を調べた。図1Bと表1に、タンパク-リガンド相互作用の分子ドッキングの結果を示す。イベルメクチンB1aとB1bの両異性体がメインプロテアーゼに強く結合し、その後のエネルギー（ETot-）が-384.56と-408.6であることがわかった。ターゲットとの相互作用を調べるために、プロテアーゼとイベルメクチンからなるドッキング複合体をPLIPツールで解析した。その結果、SARS-CoV-2プロテアーゼのPro108、Phe134、Thr198、Pro241、Thr243の各残基がイベルメクチンと疎水性の相互作用を形成し、Gln107がリガンド要素であるB1Bホモログと水素結合していることが確認された（図1Bおよび表1）。

イベルメクチンとSARS-CoV-2のレプリカーゼおよびRDRPとの相互作用

SARS-CoV-2は、レプリカーゼやRDRPを用いてRNAを転写する能力を有しており、これはSARS-CoV-2特有の病原性の特徴の一つである。そこで我々は、イベルメクチンがRNA合成装置、すなわちウイルスのレプリカーゼやRDRP酵素に結合するかどうかを調べた。その結果、5-O-dimethyl-22,23-dihydroavermectin B1aおよびイベルメクチンB1bのホモログは，それぞれ-327.47および-352.2のエネルギー値でウイルスレプリカーゼ（NSP9）と結合することがわかった（Table 1）。さらに、このレプリカーゼとイベルメクチンの強い相互作用は、RDRPドメインにイベルメクチンが強く結合することによるものであることもわかった（図2B）。イベルメクチンB1b異性体は、レプリカーゼと強い相互作用を形成する分子として優れていることがわかった。また、イベルメクチンとの相互作用は非常に弱いことがわかったが、いずれの異性体も標的タンパクと相互作用することがわかった（図2A-Bおよび表1）。レプリカーゼおよびRDRPと非共有結合を形成するイベルメクチンの主な相互作用残基を図2A-Bに示す。他の標的タンパクと同様に、レプリカーゼおよび／またはRDRPに対するイベルメクチンB1bの結合親和性は、イベルメクチンB1aの結合親和性よりも高かった（図2A＆B）。

イベルメクチンとヒトACE2受容体タンパクの相互作用

SARS-CoV-2スパイクタンパクは、ヒトACE2を利用して結合し、ウイルスの侵入に利用するモノである。しかし、ACE2は人体の正常な生理機能の維持にも重要な役割を果たしている。イベルメクチンとACE2タンパク質の分子ドッキングでは、イベルメクチンB1a（E値：-81.85）およびB1b（E値：-91.4）の弱い結合が示された（Table 1；Supplementary Table 1 & Supplementary Figure 3）。さらに、ドッキング複合体のタンパク質-リガンド相互作用を調べたところ、hACE2-イベルメクチンは主に疎水性相互作用によって制御されており、hACE2のAsp299、Val298、Ala301残基が主に関与していることが分かった（補足表1）。分子ドッキングから得られた推論は、シミュレーション・ダイナミックスによってさらに検証された（次のセクションで述べる）。

イベルメクチンとヒトTMPRSS2受容体タンパクの相互作用

TMPRSS2は、ACE2を介したヒト細胞への侵入やSARS-CoV-2の病態形成に重要な役割を果たしている。そこで、イベルメクチンとTMPRSS2タンパクとの相互作用を検討した。表1に示すように、イベルメクチンB1aおよびB1bは，それぞれ-392.75および-382.9のエネルギー値でTMPRSS2と結合することがわかった。イベルメクチンの結合は、主に水素結合と疎水性相互作用の形成によって行われる（Figure 2C & Table 1）。興味深いことに、イベルメクチンとhTMPRSS2との結合から、イベルメクチンはS1タンパクが占める結合領域を優先的に狙っていることが明らかになった[19]。このような強い相互作用は、イベルメクチンが宿主とウイルスの相互作用を阻害する可能性を示している。この相互作用の安定性は、分子動力学シミュレーションによって確認された。

関連
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC8013482/

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