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Enregistrement W4387328229 · doi:10.1101/2023.10.03.560722

Drug Discovery in Low Data Regimes: Leveraging a Computational Pipeline for the Discovery of Novel SARS-CoV-2 Nsp14-MTase Inhibitors

2023· preprint· en· W4387328229 sur OpenAlexafffund
AkshatKumar Nigam, Matthew F. D. Hurley, Fengling Li, Eva Konkoľová, Martin Klíma, Jana Trylčová, Robert Pollice, Süleyman Selim Çınaroğlu, Roni Levin‐Konigsberg, Jasemine Handjaya, Matthieu Schapira, Irene Chau, Sumera Perveen, Ho Leung Ng, H. Ümit Kanıskan, Yulin Han, Sukrit Singh, Christoph Gorgulla, Anshul Kundaje, Jian Jin, Vincent A. Voelz, Jan Weber, Radim Nencka, Evžen Bouřa, Masoud Vedadi, Alán Aspuru‐Guzik

Notice bibliographique

RevuebioRxiv (Cold Spring Harbor Laboratory) · 2023
Typepreprint
Langueen
DomaineComputer Science
ThématiqueComputational Drug Discovery Methods
Établissements canadiensVector InstituteCanadian Institute for Advanced ResearchStructural Genomics ConsortiumOntario Institute for Cancer ResearchUniversity of Toronto
Organismes subventionnairesArmy Research LaboratoryNational Institutes of HealthSchweizerischer Nationalfonds zur Förderung der Wissenschaftlichen ForschungCanada First Research Excellence FundHelmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und EnergieUniversity of TorontoEuropean CommissionÉcole de technologie supérieureNational Science FoundationCompute CanadaDamon Runyon Cancer Research FoundationNatural Resources CanadaNvidia
Mots-clésComputational biologyDrug discoveryBiologyProtein Data Bank (RCSB PDB)Function (biology)GenomeCoronavirus disease 2019 (COVID-19)Pipeline (software)GeneComputer scienceGeneticsBioinformaticsBiochemistryInfectious disease (medical specialty)

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

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.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni 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.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,001
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,003
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: Simulation ou modélisation
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,008
Score d'incertitude au seuil0,017

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,003
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,001
Méta-épidémiologie (sens large)0,0020,001
Bibliométrie0,0010,001
Études des sciences et des technologies0,0010,001
Communication savante0,0020,001
Science ouverte0,0020,001
Intégrité de la recherche0,0010,002
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0030,000

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.

Tête enseignante Opus0,071
Tête enseignante GPT0,310
Écart entre enseignants0,239 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_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 découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations2
Publié2023
Routes d'admission2
Résumé présentoui

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