Antiviral Activity in Silico of Benzylisoquinoline Alkaloids existing in Berberis lilloana and B. commutata against key Proteins of SARS-Cov-2

Abstract

El SARS-CoV-2, una nueva cepa de coronavirus identificada en Wuhan, China, en 2019, ha estado amenazando la salud pública en todo el mundo. El objetivo de este trabajo fue estudiar compuestos alcaloides de protoberberina de origen vegetal como potenciales inhibidores del SARS-CoV-2 mediante estudios de acoplamiento. Se emplearon como dianas moleculares tres proteínas claves del SARSCoV-2, recientemente cristalizadas: la glicoproteína de pico (S), la proteasa principal (Mpro) y la ARN polimerasa dependiente de ARN (RdRp). El acoplamiento molecular se realizó mediante AutoDock, con el Algoritmo Genético Lamarckiano, para analizar la probabilidad de acoplamiento. Los mejores valores de energías de unión para la proteína S fueron, en kcal / mol: -10,67 para jatrorrizina, -9,65 para berberina y -9,22 para 5,6-dihidroconstrictosina. Para Mpro fueron, en kcal/mol: -10,15 para 5,6-dihidroconstrictosina, -9,86 para jatrorrizina y -8,48 para berberubina. Para RdRp fueron, en kcal / mol: -9.04 para berlambina, -8.99 para canadina, y -8.90 para berberina. Se identificaron enlaces de hidrógeno claves e interacciones hidrofóbicas entre algunos de los alcaloides de protoberberina y las respectivas proteínas virales. De estos resultados surge que estos alcaloides podrían ser potencialmente útiles como fármacos antivirales a ser evaluados experimentalmente contra COVID-19.

SARS-CoV-2, a new strain of coronavirus (CoV), was identified in Wuhan, China, in 2019, and has beenthreatening public health worldwide. The aim of this work was to evaluate protoberberine alkaloidscompounds of vegetal origin as potential SARS-CoV-2 inhibitors through docking studies. Three keyproteins of SARS-CoV-2, recently crystallized, were used as molecular targets: the spike glycoprotein(S), the main protease (Mpro) and the RNA-dependent RNA polymerase (RdRp). Molecular dockingwas performed using AutoDock, with the Lamarckian Genetic Algorithm, to analyse the probabilityof docking. The best energy binding values for S protein were, in kcal/mol: -10.67 for Jatrorrhizine,-9.65 for berberine, -9.22 for 5, 6-dihydroconstrictosine. For Mpro, they were, in kcal/mol: -10.15for 5,6-dihydroconstrictosine, -9.86 for jatrorrhizine, -8.48 for berberubine. Finally, the best bindingvalues for RdRp were, in kcal/mol: -9.04 for belambine, -8.99 for canadine and -8.90 for berberine.Key hydrogen bonds and hydrophobic interactions between protoberberine alkaloids and the respectiveviral proteins were identified. These results suggest that these alkaloids could potentially be useful asdrugs to be experimentally evaluated against COVID-19.