Широкий анти

Научные отчеты, том 13, Номер статьи: 9297 (2023) Цитировать эту статью

2 Альтметрика

Подробности о метриках

Ингибирование фактора инициации эукариот 4А было предложено в качестве стратегии борьбы с патогенами. Рокаглаты обладают самой высокой специфичностью среди ингибиторов eIF4A, но их антипатогенный потенциал не был всесторонне оценен на эукариотах. Анализ in silico паттернов замен шести аминокислотных остатков eIF4A1, критически важных для связывания рокаглата, выявил 35 вариантов. Молекулярный докинг комплексов eIF4A:РНК:рокаглат и анализы термического сдвига in vitro с избранными рекомбинантно экспрессируемыми вариантами eIF4A показали, что чувствительность коррелирует с низкими предполагаемыми энергиями связывания и высокими сдвигами температуры плавления. Тестирование in vitro с сильвестролом подтвердило прогнозируемую устойчивость Caenorhabditis elegans и Leishmania amazonensis и прогнозировало чувствительность Aedes sp., Schistosoma mansoni, Trypanosoma brucei, Plasmodium falciparum и Toxoplasma gondii. Наш анализ также выявил возможность воздействия рокаглатов на важные патогены насекомых, растений, животных и человека. Наконец, наши результаты могут помочь разработать новые синтетические производные рокаглата или альтернативные ингибиторы eIF4A для борьбы с патогенами.

Нацеливание на эукариотическую трансляцию стало потенциальной стратегией борьбы с патогенами1,2,3,4. Из трех этапов, которые составляют трансляцию — инициация, элонгация и терминация, инициация вызвала особый интерес как цель из-за множества участвующих факторов и ее эффекта, ограничивающего скорость трансляции в целом5,6,7.

Высококонсервативный эукариотический фактор инициации трансляции 4A (eIF4A), АТФ-зависимая РНК-геликаза DEAD-box, играет важную роль в инициации трансляции8,9. Существует две изоформы eIF4A, eIF4A1 и eIF4A2, с эквивалентными биохимическими функциями и идентичностью последовательностей на 90–95%10,11. Экспрессия обеих изоформ существенно различается: eIF4A1 присутствует почти во всех тканях во время активного роста клеток, а eIF4A2 преимущественно в органах с низкой скоростью пролиферации12.

Рокаглаты, класс флаваглинов растительного происхождения, содержащих структуру циклопента[b]бензофурана, являются одними из наиболее мощных и специфичных известных ингибиторов eIF4A13,14 (рис. S1). Было описано более 200 природных и синтетических рокаглатов с тех пор, как рокагламид А (RocA) был впервые выделен из азиатского красного дерева (Aglaia sp.), единственного известного рода, производящего рокаглаты15,16,17,18. Рокаглаты зажимают комплексы eIF4A:РНК, содержащие цепи РНК со стабильными вторичными структурами, такими как стебель-петли или G-квадруплексы, а также полипуриновые участки в 5'UTR, все они связаны с подклассами мРНК, включая протоонкогены и вирусные мРНК19,20,21. Такие мРНК преимущественно процессируются eIF4A и часто связаны с пролиферацией клеток и регуляцией трансляции22,23,24. Предпочтение eIF4A раскручивать мРНК со стабильными вторичными структурами в их 5'UTR и авидность рокаглатов к образующимся комплексам eIF4A:РНК делает этот подход потенциально жизнеспособным для борьбы с патогенами из-за низкой токсичности для людей и животных25.

Исследования in vivo продемонстрировали терапевтический потенциал рокаглатов при раке. Синтетический аналог зотатифина в настоящее время проходит клиническое исследование фазы 1/2 для солидных опухолей26 и клиническое исследование фазы 1 с увеличением дозы для COVID-19, что указывает на его потенциал в отношении противовирусной активности, направленной на хозяина27. Множество других исследований показали эффективность рокаглатов в предотвращении репликации множественных РНК-вирусов, что подтверждает потенциал рокаглатов в качестве пан-противовирусных препаратов28,29,30,31,32,33.

eIF4A-зависимый антипатогенный потенциал рокаглатов был показан для Plasmodium falciparum и P. berghei, Candida auris и некоторых других эукариотических патогенов3,34 (см. Таблицу S1). Другие патогены устойчивы к рокаглатам, например, Entamoeba histolytica и Leishmania donovani35,36 (см. Таблицу S1).