راهبرد روش ساخت افزایشی در طراحی و توسعه پپتیدهای مهارکننده پروتئین Mpro ویروس SARS-CoV-2

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه اصفهان

2 موسسه آموزش عالی نقش جهان

10.22034/nbr.2026.132151.0
چکیده
مقدمه: بیماری COVID-19 ناشی از SARS-CoV-2، نیاز به توسعه راهبردهای درمانی را آشکار ساخت. از آنجا که فرآیندهای کشف دارو زمان‌بر و پرهزینه هستند، استفاده از روش‌های بیوانفورماتیکی و مدل‌سازی مولکولی مورد توجه قرار گرفته است. در این میان، پپتیدهای درمانی به دلیل اختصاصیت بالا و انعطاف‌پذیری، گزینه‌هایی برای توسعه داروهای ضدویروسی محسوب می‌شوند.

مواد و روش‌ها: در این مطالعه، پپتیدهای مهارکننده علیه پروتئاز اصلی ویروس (Mpro) طراحی و ارزیابی شدند. ابتدا داکینگ مولکولی با استفاده از نرم‌افزار AutoDock انجام شد و پارامترهای بهینه جعبه گرید برای غربالگری در نرم‌افزار PyRx به کار رفت. مجموعه‌ای از پپتیدهای ۲ تا ۱۰ اسیدآمینه‌ای با روش‌های ساخت افزایشی یک‌طرفه و دوطرفه طراحی و پس از بهینه‌سازی ساختاری، در کنار لیگاند مرجع ارزیابی شدند. نتایج با کمپلکس کنترل مثبت مقایسه و الگوهای برهم‌کنش از طریق تحلیل‌های ساختاری بررسی شدند.

نتایج: نتایج نشان داد پپتیدهای طراحی‌شده به روش دوطرفه دارای انرژی اتصال منفی‌تر و عملکرد بهتری نسبت به پپتیدهای حاصل از روش یک‌طرفه هستند. همچنین افزایش طول زنجیره پپتیدی عموماً با کاهش انرژی اتصال و افزایش پایداری کمپلکس همراه بود. دکاپپتیدها بهترین عملکرد را در میان طول‌های بررسی‌شده نشان دادند. افزون بر این، چندین پپتید دارای انرژی اتصال کمتر از لیگاند کریستالی و RMSD نزدیک به صفر بودند که بیانگر پایداری مناسب کمپلکس‌های تشکیل‌شده است.

نتیجه‌گیری: یافته‌ها نشان می‌دهد افزایش طول پپتید، به‌ویژه در چارچوب ساخت افزایشی دوطرفه، می‌تواند برهم‌کنش با جایگاه فعال را تقویت کرده و توان مهارکنندگی را بهبود بخشد. این نتایج مبنایی منطقی برای طراحی مهارکننده‌های پپتیدی جدید علیه SARS-CoV-2 فراهم می‌کند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله English

Incremental construction strategy in designing and developing inhibitory peptides against Mpro protein from SARS-CoV-2

نویسندگان English

Sara Rahimi 1
Farzaneh Mohamadi Farsani 2
Mohamad Reza Ganjalikhany 1
1 University of Isfahan
2 Naghshejahan Higher Education Institute
چکیده English

Objective: COVID-19, caused by SARS-CoV-2, highlighted the need for the development of therapeutic strategies. Since drug discovery processes are time-consuming and costly, the use of bioinformatics approaches and molecular modeling has gained considerable attention. In this context, therapeutic peptides, due to their high specificity and flexibility, are considered promising candidates for the development of antiviral drugs.

Method: Inhibitory peptides targeting the SARS-CoV-2 main protease (Mpro) were designed and evaluated. Molecular docking was performed using AutoDock, and optimized grid parameters were used in PyRx for virtual screening. Peptides of 2–10 amino acids were generated using unidirectional and bidirectional incremental construction approaches. After structural optimization, peptides were evaluated with a reference ligand and analyzed for binding interactions.

Results: Bidirectionally designed peptides showed more favorable binding energies and better performance than unidirectional ones. Increasing peptide length generally improved binding affinity and complex stability. Decapeptides exhibited the strongest interactions. Several peptides showed lower binding energies than the crystallographic ligand and RMSD values close to zero, indicating stable complexes.

Conclusions: Longer peptides, especially those designed via bidirectional construction, enhance binding to Mpro and improve inhibitory potential. These results provide a rational basis for designing novel peptide-based inhibitors against SARS-CoV-2.

کلیدواژه‌ها English

COVID-19
inhibitory peptides
molecular docking
unidirectional and bidirectional incremental construction
virtual screening

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 18 آبان 1405

  • تاریخ دریافت 24 تیر 1405
  • تاریخ بازنگری 14 مرداد 1405
  • تاریخ پذیرش 12 آبان 1405
  • تاریخ انتشار 18 آبان 1405