Inhibitory effect of thymoquinone from Nigella sativa against SARS-CoV-2 main protease. An in-silico study / Efeito inibitório da timoquinona de Nigella sativa contra a principal protease do SARS-CoV-2. Um estudo in silico

ABSTRACT

Nigella sativa is known for the safety profile, containing a wealth of useful antiviral compounds. The main protease (Mpro, 3CLpro) of severe acute respiratory syndrome 2 (SARS-CoV-2) is being considered as one of the most attractive viral target, processing the polyproteins during viral pathogenesis and replication. In the current investigation we analyzed the potency of active component, thymoquinone (TQ) of Nigella sativa against SARS-CoV-2 Mpro. The structures of TQ and Mpro was retrieved from PubChem (CID10281) and Protein Data Bank (PDB ID 6MO3) respectively. The Mpro and TQ were docked and the complex was subjected to molecular dynamic (MD) simulations for a period 50ns. Protein folding effect was analyzed using radius of gyration (Rg) while stability and flexibility was measured, using root means square deviations (RMSD) and root means square fluctuation (RMSF) respectively. The simulation results shows that TQ is exhibiting good binding activity against SARS-CoV-2 Mpro, interacting many residues, present in the active site (His41, Cys145) and also the Glu166, facilitating the pocket shape. Further, experimental approaches are needed to validate the role of TQ against virus infection. The TQ is interfering with pocket maintaining residues as well as active site of virus Mpro which may be used as a potential inhibitor against SARS-CoV-2 for better management of COVID-19.

RESUMO

Nigella sativa é conhecida pelo perfil de segurança, contendo uma grande variedade de compostos antivirais úteis. A principal protease (Mpro, 3CLpro) da síndrome respiratória aguda grave 2 (SARS-CoV-2) está sendo considerada como um dos alvos virais mais atraentes, processando as poliproteínas durante a patogênese e replicação viral. Na presente investigação analisamos a potência do componente ativo, timoquinona (TQ) de Nigella sativa contra SARS-CoV-2 Mpro. As estruturas de TQ e Mpro foram recuperadas de PubChem (CID10281) e Protein Data Bank (PDB ID 6MO3), respectivamente. O Mpro e o TQ foram acoplados e o complexo foi submetido a simulações de dinâmica molecular (MD) por um período de 50ns. O efeito de dobramento de proteínas foi analisado usando o raio de giração (Rg) enquanto a estabilidade e a flexibilidade foram medidas usando a raiz quadrada média dos desvios (RMSD) e a raiz média quadrada da flutuação (RMSF), respectivamente. Os resultados da simulação mostram que o TQ está exibindo boa atividade de ligação contra o SARS-CoV-2 Mpro, interagindo em muitos resíduos presentes no sítio ativo (His41, Cys145) e também o Glu166, facilitando o formato da bolsa. Além disso, são necessárias abordagens experimentais para validar o papel do TQ contra a infecção pelo vírus. O TQ está interferindo nos resíduos de manutenção do bolso, bem como no sítio ativo do vírus Mpro, que pode ser usado como um potencial inibidor contra o SARS-CoV-2 para um melhor gerenciamento da Covid-19.