Covalent and Non-Covalent Binding Free Energy Calculations for Peptidomimetic Inhibitors of SARS-CoV-2 Main Protease
Notice bibliographique
Résumé
COVID-19, the disease caused by the newly discovered coronavirus — SARS-CoV-2, has created global health, social, and economic crisis. At the time of writing (November 12, 2020), there are over 50 million confirmed cases and more than 1 million reported deaths due to COVID-19. Currently, there are no approved vaccines, and recently Veklury (remdesivir) was approved for the treatment of COVID-19 requiring hospitalization. The main protease (Mpro) of the virus is an attractive target for the development of effective antiviral therapeutics because it is required for proteolytic cleavage of viral polyproteins. Furthermore, the Mpro has no human homologues, so drugs designed to bind to this target directly have less risk for off-target reactivity. Recently, several high-resolution crystallographic structures of the Mpro in complex with inhibitors have been determined — to guide drug development and to spur efforts in structure-based drug design. One of the primary objectives of modern structure-based drug design is the accurate prediction of receptor-ligand binding affinities for rational drug design and discovery. Here, we perform rigorous alchemical absolute binding free energy calculations and QM/MM calculations to give insight into the total binding energy of two recently crystallized inhibitors of SARS-CoV-2 Mpro, namely, N3 and α-ketoamide 13b. The total binding energy consists of both covalent and non-covalent binding components since both compounds are covalent inhibitors of the Mpro. Our results indicate that the covalent and non-covalent binding free energy contributions of both inhibitors to the Mpro target differ significantly. The N3 inhibitor has more favourable non-covalent interactions, particularly hydrogen bonding, in the binding site of the Mpro than the α-ketoamide inhibitor. But the Gibbs energy of reaction for the Mpro–α-ketoamide covalent adduct is greater than the Gibbs reaction energy for the Mpro–N3 covalent adduct. These differences in the covalent and non-covalent binding free energy contributions for both inhibitors could be a plausible explanation for their in vitro differences in antiviral activity. Our findings highlight the importance of both covalent and non-covalent binding free energy contributions to the absolute binding affinity of a covalent inhibitor towards its target.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,002 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,008 | 0,001 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».