Drug Discovery in Low Data Regimes: Leveraging a Computational Pipeline for the Discovery of Novel SARS-CoV-2 Nsp14-MTase Inhibitors
Notice bibliographique
Résumé
The COVID-19 pandemic, caused by the SARS-CoV-2 virus, has led to significant global morbidity and mortality. A crucial viral protein, the non-structural protein 14 (nsp14), catalyzes the methylation of viral RNA and plays a critical role in viral genome replication and transcription. Due to the low mutation rate in the nsp region among various SARS-CoV-2 variants, nsp14 has emerged as a promising therapeutic target. However, discovering potential inhibitors remains a challenge. In this work, we introduce a computational pipeline for the rapid and efficient identification of potential nsp14 inhibitors by leveraging virtual screening and the NCI open compound collection, which contains 250,000 freely available molecules for researchers worldwide. The introduced pipeline provides a cost-effective and efficient approach for early-stage drug discovery by allowing researchers to evaluate promising molecules without incurring synthesis expenses. Our pipeline successfully identified seven promising candidates after experimentally validating only 40 compounds. Notably, we discovered NSC620333, a compound that exhibits a strong binding affinity to nsp14 with a dissociation constant of 427 ± 84 nM. In addition, we gained new insights into the structure and function of this protein through molecular dynamics simulations. We identified new conformational states of the protein and determined that residues Phe367, Tyr368, and Gln354 within the binding pocket serve as stabilizing residues for novel ligand interactions. We also found that metal coordination complexes are crucial for the overall function of the binding pocket. Lastly, we present the solved crystal structure of the nsp14-MTase complexed with SS148 (PDB:8BWU), a potent inhibitor of methyltransferase activity at the nanomolar level (IC 50 value of 70 ± 6 nM). Our computational pipeline accurately predicted the binding pose of SS148, demonstrating its effectiveness and potential in accelerating drug discovery efforts against SARS-CoV-2 and other emerging viruses.
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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 | 0,003 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,002 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,002 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,002 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,002 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,003 | 0,000 |
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 ».