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POTENTIAL CHIMERIC PEPTIDES TO BLOCK THE SARS-COV-2 SPIKE RECEPTOR-BINDING DOMAIN [VERSION 1; PEER REVIEW: 2 APPROVED, 1 APPROVED WITH RESERVATIONS
SARS-CoV-2
nCoV-19
COVID-19
Design de peptídeos
ACE2
Glicoproteína da Espícula de Coronavírus
Author
Affilliation
Centre for Genomics and Applied Gene Technology, Institute of Integrative Omics and Applied Biotechnology (IIOAB). Nonakuri, Purba Medinipur, WB, India.
Universidade Federal de Minas Gerais. Instituto de Ciencias Biológicas. Departamento de Biologia Geral. Laboratório de Genética Celular e Molecular. Belo Horizonte, MG, Brasil.
Universidade Estadual do Sudoeste da Bahia. Departamento de Ciências Biológicas. Laboratório de Bioinformática e Química Computacional. Jequié, BA, Brasil.
Universidade Federal de Minas Gerais. Instituto de Ciencias Biológicas. Departamento de Biologia Geral. Laboratório de Genética Celular e Molecular. Belo Horizonte, MG, Brasil / Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Laboratório de Flavivírus. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Universidade Estadual de Santa Cruz. Núcleo de Biologia Computacional e Gestão de Informações Biotecnológicas. Ilhéus, BA, Brasil.
Department of Genomic Science. School of Biological Sciences. University of Kerala. Kerala, India.
Virginia Commonwealth University. Department of Computer Science. Richmond, VA, USA.
Universidade Federal de Minas Gerais. Instituto de Ciencias Biológicas. Departamento de Microbiologia. Laboratório de Biologia Molecular e Computacional de Fungos. Belo HOrizonte, MG, Brasil.
Universidade Federal de Minas Gerais. Instituto de Ciencias Biológicas. Departamento de Biologia Geral. Laboratório de Genética Celular e Molecular. Belo Horizonte, MG, Brasil / Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Laboratório de Flavivírus. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Universidade Federal de Minas Gerais. Instituto de Ciencias Biológicas. Departamento de Biologia Geral. Laboratório de Genética Celular e Molecular. Belo Horizonte, MG, Brasil.
Universidade Federal de Minas Gerais. Instituto de Ciencias Biológicas. Departamento de Biologia Geral. Laboratório de Genética Celular e Molecular. Belo Horizonte, MG, Brasil.
Universidade Estadual do Sudoeste da Bahia. Departamento de Ciências Biológicas. Laboratório de Bioinformática e Química Computacional. Jequié, BA, Brasil.
Universidade Federal de Minas Gerais. Instituto de Ciencias Biológicas. Departamento de Biologia Geral. Laboratório de Genética Celular e Molecular. Belo Horizonte, MG, Brasil / Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Laboratório de Flavivírus. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Universidade Estadual de Santa Cruz. Núcleo de Biologia Computacional e Gestão de Informações Biotecnológicas. Ilhéus, BA, Brasil.
Department of Genomic Science. School of Biological Sciences. University of Kerala. Kerala, India.
Virginia Commonwealth University. Department of Computer Science. Richmond, VA, USA.
Universidade Federal de Minas Gerais. Instituto de Ciencias Biológicas. Departamento de Microbiologia. Laboratório de Biologia Molecular e Computacional de Fungos. Belo HOrizonte, MG, Brasil.
Universidade Federal de Minas Gerais. Instituto de Ciencias Biológicas. Departamento de Biologia Geral. Laboratório de Genética Celular e Molecular. Belo Horizonte, MG, Brasil / Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Laboratório de Flavivírus. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Universidade Federal de Minas Gerais. Instituto de Ciencias Biológicas. Departamento de Biologia Geral. Laboratório de Genética Celular e Molecular. Belo Horizonte, MG, Brasil.
Abstract
Background: There are no known medicines or vaccines to control
the COVID-19 pandemic caused by SARS-CoV-2 (nCoV). Antiviral
peptides are superior to conventional drugs and may also be effective
against COVID-19. Hence, we investigated the SARS-CoV-2 Spike
receptor-binding domain (nCoV-RBD) that interacts with hACE2 for
viral attachment and entry.
Methods: Three strategies and bioinformatics approaches were
employed to design potential nCoV-RBD - hACE2 interaction-blocking
peptides that may restrict viral attachment and entry. Firstly, the key
residues interacting with nCoV-RBD - hACE2 are identified and hACE2
sequence-based peptides are designed. Second, peptides from five
antibacterial peptide databases that block nCoV-RBD are identified;
finally, a chimeric peptide design approach is used to design peptides
that can bind to key nCoV-RBD residues. The final peptides are
selected based on their physiochemical properties, numbers and positions of key residues binding, binding energy, and antiviral
properties.
Results: We found that: (i) three amino acid stretches in hACE2
interact with nCoV-RBD; (ii) effective peptides must bind to three key
positions of nCoV-RBD (Gly485/Phe486/Asn487, Gln493, and
Gln498/Thr500/Asn501); (iii) Phe486, Gln493, and Asn501 are critical
residues; (iv) AC20 and AC23 derived from hACE2 may block two key
critical positions; (iv) DBP6 identified from databases can block the
three sites of the nCoV-RBD and interacts with one critical position,
Gln498; (v) seven chimeric peptides were considered promising,
among which cnCoVP-3, cnCoVP-4, and cnCoVP-7 are the top three;
and (vi) cnCoVP-4 meets all the criteria and is the best peptide.
Conclusions: To conclude, using three different bioinformatics
approaches, we identified 17 peptides that can potentially bind to the
nCoV-RBD that interacts with hACE2. Binding these peptides to nCoVRBD
may potentially inhibit the virus to access hACE2 and thereby may
prevent the infection. Out of 17, 10 peptides have promising potential
and need further experimental validation.
Keywords in Portuguese
Peptídeos antiviraisSARS-CoV-2
nCoV-19
COVID-19
Design de peptídeos
ACE2
Glicoproteína da Espícula de Coronavírus
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