三种丹酚酸通过结合2019-nCoV刺突蛋白RBD和受体ACE2抑制假病毒入侵

Three salvianolic acids inhibit 2019-nCoV spike pseudovirus viropexis by binding to both its RBD and receptor ACE2.

作者信息Shiling Hu, Jue Wang, Yongjing Zhang, Haoyun Bai, Cheng Wang, Nan Wang, Langchong He
PMID33580518
发布时间2021-05
DOI10.1002/jmv.26874

实验完整度

包含分子对接、SPR结合实验、细胞毒性凋亡检测及假病毒进入抑制实验,但缺乏体内模型及活病毒实验验证。

主要模型

ACE2高表达HEK293T细胞(ACE2h细胞) 2019-nCoV刺突蛋白假病毒

重点核对

SAA、SAB、SAC浓度梯度:0、25、50、100、200、400μM处理24小时 SPR结合常数KD值:SAA与RBD (3.82±0.43)e−6 M,与ACE2 (4.08±0.61)e−7 M等 假病毒进入抑制EC50:SAA 11.31μM、SAB 6.22μM、SAC 10.14μM 2019-nCoV刺突假病毒与VSV-G假病毒对照

摘要

自2019年12月以来,新型冠状病毒(又称严重急性呼吸综合征冠状病毒2型[SARS-CoV-2, 2019-nCoV])引起的疾病COVID-19已在全球迅速传播。研究表明,中药丹参具有显著的抗病毒特性;然而,其主要成分丹酚酸A(SAA)、丹酚酸B(SAB)和丹酚酸C(SAC)的抗冠状病毒活性仍存在争议。在本研究中,我们使用Cell Counting Kit-8染色和流式细胞术评估SAA、SAB和SAC对高表达ACE2(血管紧张素转换酶2)的HEK293T细胞(ACE2h细胞)的毒性。我们发现,当浓度低于100 μM时,SAA、SAB和SAC对ACE2h细胞的活力影响较小。我们进一步利用分子对接和表面等离子体共振评估了SAA、SAB和SAC与ACE2和2019-nCoV刺突蛋白的结合能力。它们与2019-nCoV受体结合域(RBD)的结合常数(KD)分别为(3.82±0.43)e−6 M、(5.15±0.64)e−7 M和(2.19±0.14)e−6 M;与ACE2的结合常数分别为(4.08±0.61)e−7 M、(2.95±0.78)e−7 M和(7.32±0.42)e−7 M。结果表明,SAA、SAB和SAC在ACE2h细胞上抑制2019-nCoV刺突假病毒进入的EC50分别为11.31、6.22和10.14 μM。总之,我们的研究表明,三种丹酚酸可以通过结合2019-nCoV刺突蛋白的RBD和ACE2蛋白来抑制2019-nCoV刺突假病毒进入ACE2h细胞。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
丹酚酸A、B、C是否能抑制2019-nCoV刺突假病毒进入细胞,其机制是否涉及与病毒刺突蛋白RBD和受体ACE2的结合?
核心机制
SAA、SAB、SAC通过同时结合2019-nCoV刺突蛋白RBD和宿主受体ACE2,阻断病毒与受体的相互作用,从而抑制病毒进入细胞。
主要证据
分子对接显示SAA、SAB、SAC与RBD和ACE2的关键氨基酸残基形成氢键;SPR实验证实了直接结合(KD值在10^-6至10^-7 M范围);细胞实验证明它们以剂量依赖性方式抑制2019-nCoV刺突假病毒进入ACE2h细胞(EC50分别为11.31、6.22和10.14 μM),但对VSV-G假病毒无抑制作用。
研究意义
研究为丹参主要活性成分作为COVID-19治疗候选药物提供了依据,尤其是SAB显示出更强的结合亲和力和抗病毒效果,为中药用于COVID-19防治提供了新思路。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

细胞毒性评估

评估SAA、SAB、SAC对ACE2h细胞的毒性,确定安全实验浓度。

使用Cell Counting Kit-8检测不同浓度(0-400μM)处理24小时后的细胞活力;使用Annexin V-FITC/PI双染进行流式凋亡分析。

2

结合能力分析

验证SAA、SAB、SAC是否能与2019-nCoV刺突蛋白RBD和ACE2蛋白物理结合。

通过分子对接分析化合物与RBD及ACE2的结合模式,使用表面等离子体共振(SPR)定量测定结合动力学和亲和力。

3

假病毒进入抑制实验

在细胞水平验证SAA、SAB、SAC对2019-nCoV刺突假病毒进入ACE2h细胞的抑制作用,并计算EC50。

在ACE2h细胞中加入不同浓度药物后,感染2019-nCoV刺突假病毒,通过荧光素酶活性定量病毒进入效率。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
丹酚酸AHerbest Pharmaceutical Co., Ltd.--
丹酚酸BAmbrosia Pharmaceutical Co., Ltd.--
丹酚酸CHerbest Pharmaceutical Co., Ltd.--
氯喹Macklin--
高糖DMEM培养基HyCloneSH30022.01
胎牛血清HyClone16140071
青霉素-链霉素溶液Xi'an Hat Biotechnology Co., Ltd.--
膜联蛋白V-FITC/PI凋亡检测试剂盒7Sea Pharmatech Co., Ltd.A005-3
细胞计数试剂盒7Sea Pharmatech Co., Ltd.--
2019-nCoV刺突假病毒Sino BiologicalPSV001
VSV-G假病毒GenomeditechGM-2439LV18
带6-His标签的ACE2蛋白----
SARS-CoV-2刺突S1蛋白----
Open SPRTM表面等离子体共振仪Nicoya Lifesciences--
荧光素酶检测系统PromegaE1500

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
细胞培养
ACE2h细胞构建方法、培养基组成(DMEM高糖、10% FBS、1%青霉素-链霉素、0.75μg/ml嘌呤霉素)、培养条件(37°C,5% CO2)
阅读提示:Methods - Cell culture
细胞毒性检测
细胞接种密度(5×10^3/孔)、药物处理浓度(0-400μM)、处理时间(24h)、CCK-8孵育时间(2h)、检测波长(450nm)
阅读提示:Methods - Cytotoxicity assay; Figure 1
凋亡检测
细胞接种密度(6孔板)、药物处理浓度(0,25,50μM)、处理时间(24h)、Annexin V-FITC和PI的用量及孵育条件
阅读提示:Methods - Apoptosis assay; Figure 2
分子对接
使用软件(SYBYL-X 2.0)、蛋白质结构(PDB ID: 6M0J)、对接搜索空间、力场参数
阅读提示:Methods - Docking studies
SPR结合实验
固定蛋白浓度(30μg/ml)、化合物浓度(12.5, 25, 50, 100μM)、结合和解离时间(250s)、流速(20μl/s)、再生条件(盐酸,pH 2.0)
阅读提示:Methods - Surface plasmon resonance
假病毒进入抑制实验
细胞密度(5×10^4/孔)、药物预处理时间(2h)、假病毒加入量(5μl)、病毒孵育时间(6-8h)、后续培养时间(48h)、荧光素酶检测条件
阅读提示:Methods - Detection of 2019-nCoV spike pseudovirus entry into ACE2h cells; Figure 5 & 6
统计分析
数据表示方式(mean±SEM)、统计方法(方差分析)、组间比较(双尾检验)、显著性水平(p < .05)
阅读提示:Methods - Statistical analysis