Sunflower Trypsin Monocyclic Inhibitor Selected for the Main Protease of SARS-CoV-2 by Phage Display

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Ferreira, Graziele Cristina ; Manzato, Veronica de Moraes ; Okamoto, Debora Noma ; Fernandes, Livia Rosa ; Santos, Deivid Martins ; Costa, Gabriel Cerqueira Alves ; Silva, Fernando Allan Abreu ; Torquato, Ricardo Jose Soares ; Palmisano, Giuseppe ; Juliano, Maria Aparecida ; Tanaka, Aparecida Sadae

• Tipo de documento: Artigo Científico
• Fonte: BIOLOGICAL & PHARMACEUTICAL BULLETIN; v. 47, n. 11, p. 10-pg., 2024-11-01.

Resumo

Main protease (Mpro), also known as 3-chymotrypsin-like protease (3CLpro), is a nonstructural protein (NSP5) of severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) responsible for the cleavage of virus polyproteins during viral replication at 11 sites, which generates 12 functional proteins. Mpro is a cysteine protease that presents specificity for the amino acid residue glutamine (Gln) at the P1 position of the substrate. Due to its essential role in processing the viral polyprotein for viral particle formation (assembly), Mpro inhibition has become an important tool to control coronavirus disease 2019 (COVID-19), since Mpro inhibitors act as antivirals. In this work, we proposed to identify specific inhibitors of the Mpro of SARSCoV-2 using a monocyclic peptide (sunflower trypsin inhibitor (SFTI)) phage display library. Initially, we expressed, purified and activated recombinant Mpro. The screening of the mutant SFTI phage display library using recombinant Mpro as a receptor resulted in the five most frequent SFTI mutant sequences. Synthetized mutant SFTIs did not inhibit Mpro protease using the fluorogenic substrate. However, the mutant SFTI 4 efficiently decreased the cleavage of recombinant human prothrombin as a substrate by Mpro, as confirmed by sodium dodecyl sulfate (SDS)-polyacrylamide gel electrophoresis (PAGE). Additionally, SFTI 4 presented a dissociation constant (KD) of 21.66 +/- 6.66 mu M for Mpro by surface plasmon resonance. Finally, 0.1 mu M SFTI 4 reduced VERO cell infection by SARS-CoV-2 wt after 24 and 48 h. In conclusion, we successfully screened a monocyclic peptide library using phage display for the Mpro of SARS-CoV-2, suggesting that this methodology can be useful in identifying new inhibitors of viral enzymes. (AU)

• Processo FAPESP: 20/05451-4 - COVID-19: seleção de inibidores específicos para a protease principal Mpro de SARS-CoV-2 através de phage display
• Beneficiário: Aparecida Sadae Tanaka
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Processo FAPESP: 20/04923-0 - Glicosilação do SARS-CoV-2 para identificação das características estruturais da COVID-19
• Beneficiário: Giuseppe Palmisano
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Processo FAPESP: 18/18257-1 - EMU concedido no processo 14/06863-3: sistema de cromatografia líquida configurado para análise de carboidratos, aminoácidos, peptídeos e glicoproteínas
• Beneficiário: Giuseppe Palmisano
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Programa Equipamentos Multiusuários
• Processo FAPESP: 19/03779-5 - Uso de phage display como ferramenta no diagnóstico e controle de doenças transmitidas por vetores hematófagos
• Beneficiário: Aparecida Sadae Tanaka
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Temático
• Processo FAPESP: 18/15549-1 - Modificações pós-traducionais nos processos biológicos e no diagnóstico da Doença de Chagas: novas abordagens metodológicas e implicações biológicas
• Beneficiário: Giuseppe Palmisano
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Jovens Pesquisadores - Fase 2
• Processo FAPESP: 20/02433-5 - Construção de uma biblioteca de fragmentos de cDNA de enzimas proteolíticas (peptidases) e serpinas de R. microplus na superfície de fagos filamentosos
• Beneficiário: Gabriel Cerqueira Alves Costa
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Processo FAPESP: 12/03657-8 - Inibidores e proteases de ectoparasitas: relação de estrutura-função e identificação do papel dessas moléculas na interação de vetores de doenças e seus agentes etiológicos
• Beneficiário: Aparecida Sadae Tanaka
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Temático
• Processo FAPESP: 21/12804-3 - COVID-19: seleção de inibidores específicos para a protease principal Mpro de SARS-CoV-2 através de phage display
• Beneficiário: Graziele Cristina Ferreira
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Processo FAPESP: 21/14179-9 - O papel do retículo endoplasmático na virulência de infecções virais e parasitárias
• Beneficiário: Deivid Martins Santos
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado Direto