Biochimie, biotechnologies

تصميم الأدوية ضد الفيروسات باستهداف مراحل مضاعفة الحمض النووي و تحرير الارتباط . مقارنة بين فيروسات كورونا كوفيد 19 و الإيدز والأنفلونزا
Designing anti-virus drugs by targeting DNA duplication and release stages. Comparison between Corona Corvide 19, AIDS and influenza

مقدمة


author

م. بعزيز جامعة القاضي عياض، مراكش, المغرب
M. Baaziz, Cadi Ayyad University, Marrakech, Morocco, email: baaziz@uca.ac.ma
تحميل ملف
PDF


أنتج وباء داء الفيروسات التاجية لعام 2019 (COVID-19) الخوف والاضطراب إثر الانتقال السريع للعدوى و صعوبة السيطرة عليه في الشهور الأولى من ظهوره. مباشرة بدأ التفكير في إيجاد لقاح ودواء لإيقاف الجائحة. و مهما أن هذا يتطلب قبل كل شيء المعرفة الشاملة للفيروس و الميكانزمات البيوكيميائية للعدوى، وقع ارتباك كبير في كل المجتمعات أخدا بعين الاعتبار الانتشار السريع للفيروس و متطلبات البحث العلمي من تجارب متعددة و طويلة الأمد. في هذا المناخ بدأت بشكل سريع تجربة أدوية سابقة أبانت فاعليتها في علاج أمراض أخرى بعيدة أو قريبة من وباء كورونا. هكذا بدأ الحديث عن استعمال دواء هيدروكسي كلوروكين (Hydroxychloroquin) الذي يعالج أصلا الملاريا و دواء ريمديسيفير (remdesivir) الذي يستعمل ضد مرض إيبولا. لما لا نجرب و تاريخ الأدوية علمنا أن العديد من الأدوية كانت مصممة لعلاج مرض معين فأصبحت تستعمل في مكافحة أمراض مختلفة و كمثل حاضر، دواء أزيدوثيميدين (AZT) الذي يستعمل حاليا لمكافحة فيروس نقص المناعة المكتسبة (AIDS) كان صمما أصلا لعلاج السرطان.
في انتظار وجود لقاح أو دواء ناجع ضد فيروس كورونا كوفيد 19، يجب نهج الوقاية أولا. على هذا النحو، يجب أن يلهمنا انتشار هدا الفيروس التاجي التفكير في تجربة محاربة فيروس نقص المناعة المكتسبة على مدى السنوات الأربعين الماضية. كما هو الحال مع فيروس AIDS ، فإن الطريق إلى الحد من العدوى بفيروس كورونا كوفيد 19، يتطلب استراتيجيات طبية وغير طبية. ففي بداية وباء الإيدز حدثت تغييرات في السلوك الجنسي و تدخلت الحكومات في إغلاق 'النقاط الساخنة' لانتقال فيروس نقص المناعة المكتسبة مثل الحمامات و مجالات أخرى. بالنسبة لـ كورونا، أظهر الحجر الصحي في المنازل واستعمال الأقنعة والقفازات ونظافة الأيدي، انعكاسات إيجابية في حد العدوى، في انتظار لقاح أو دواء ناجع.
إن تقليص العدوى جراء كل هذه السلوكيات قد يتأتى باستعمال العقاقير المضادة للفيروسات والتي تقلل من شدة العدوى و تمنع الانتقال المستمر (انقطاع التكاثر الفيروسي يوفر أيضا فائدة وقائية). مكن العلاج الأول لفيروس نقص المناعة المكتسبة، أزيدوثيميدين (AZT)، من تمديد عمري يصل إلى 18 شهرا، مما وفر الأمل في أن تتحول عدوى فيروس نقص المناعة المكتسبة من 'حكم يالإعدام' إلى مرض قابل للعلاج. هكذا كان الحد من خطر انتقال العدوى من الأم إلى الطفل باستعمال AZT كأول وقاية طبية حيوية ضد انتقال فيروس نقص المناعة المكتسبة. كان هذا النجاح مقدمة ل 'العلاج الوقائي'، حيث تقلل العقاقير المضادة للفيروسات الحمل الفيروسي لفيروس الإيدز إلى نقطة لا يعود فيها الأشخاص المصابون ينقلونه. بالنسبة ل SARS-CoV-2 ، أظهرت النتائج الأولية من تجربة عشوائية كبيرة مضبوطة أن العقار المضاد للفيروسات، ريمديسيفير (Remdesivir) يقلل بشكل كبير من مدة الاستشفاء لـ COVID-19. تفضي هذه التجربة إلى إمكانية أن تصبح العقاقير المضادة للفيروسات طويلة المفعول والأجسام المضادة وحيدة النسيلة (Monoclonal antibodies) التي تحيد SARS-CoV-2 ، أدوات دوائية غير سامة للوقاية.


مراحل العدوى عند الفيروسات


قبل التطرق لصنع العقاقير، يجب تدقيق مرحلة عدوى الفيروس للخلية حتى يتم التدخل بنجاعة. هناك ستة مراحل للعدوى تبدأ بالارتباط (Attachment) يليه الاختراق أو الدخول (Entry, Penetration, Uncoating) و نزع الكابسيد (Decapsidation) و مضاعفة الحمض النووي (Replication) والتغليف (Packaging, Assembly) و التحرر (size: Release).
كل عقار يصمم إلا و يستهدف مرحلة معينة من بين المراحل الستة. لكن قبل البدء في التصميم والتصنيع يجب معرفة الميكانزمات التي تتميز بها كل مرحلة. يعرف الباحثون في المختبرات المبادئ البيوكيميائية في العدوى لكل مرحلة. فمرحلة الارتباط تتطلب و جود مستقبلات خاصة بالفيروس محمولة بالخلية المضيفة و التي تنتمي إلى أنواع معينة من الخلايا أو الأنسجة وبالتالي فإن المستقبل يعتبر محددا حاسما في مدار الفيروس. لهذا نجد أن بعض الفيروسات لا يمكنها أن تصيب الإنسان وتصيب الطيور لوجود مستقبلات خاصة عند هذه الأخيرة. على سبيل المثال، يستخدم فيروس الإيدز جزيء CD4 لبعض الخلايا الليمفاوية التائية والبلعميات ، كمستقبل ترتبط به جليكوبروتينات من نوع gp120 الذي يوجد بسطح غلاف الفيروس. طبيعيا، جزيء CD4 ضروري لعمل الخلايا الليمفاوية CD4 + T ، إذ يسمح لها بالتفاعل مع جزيئات مركب التطابق النسيجي.

Covid virus

فيما يخص فيروسات الزكام (أنفلونزا)، فهي تعدي أغشية القصبة الهوائية لأنها حاملة للحمض السيالي (Sialic acid) كمستقبل يرتبط به الفيروس. بعد التكاثر يبقى الفيروس معلقا بالخلية المضيفة حتى يستعمل أنزيم نورامينيداز (Neuraminidase) الذي يتوفر عليه ليفك ارتباطه و ينتقل إلى خلية جديدة.
بإمكان العقاقير أن تصمم لتحدث خللا في مضاعفة الحمض النووي للفيروس و في هذا الإطار يجب التمييز بين الأحماض النووية للفيروسات، هل هي من نوع د ن أ (DNA) أو ر ن أ (RNA). تمتاز فيروسات الإيدز و كوفدي بحمض ر ن أ (فيروسات قهقرية، Retrovirus).
للتذكير، يمكن فقط للفيروسات ب DNA أن تتضاعف في نواة الخلية باستخدام الإنزيمات الخلوية للنسخ. أما الفيروسات الأخرى فيجب أن يكون لديها إنزيمات خاصة بها. لهذا، تحتوي فيروسات الحمض النووي الريبي على دورة تكاثر سيتوبلازمية.
لا يوجد إنزيم نووي للخلية المضيفة يمكن أن يكون مفيدًا لهم للتضاعف أو النسخ. لحد الآن، لم يتم اكتشاف أي أنزيم بوليميراز RNA-RNA (RNA-dependent RNA polymerase, replicase) قادر على نسخ مقاطع طويلة من RNA في خلايا الثدييات لذا تقوم فيروسات RNA بتركيب البوليميراز الخاص بها. للتذكير، تستعمل الفيروسات ب ر ن أ ذو قطبية إيجابية (+) ك ر ن أ رسول يترجم مباشرة إلى بروتينات داخل ريبوزومات الخلية. أما الفيروسات ذات ر ن أ بقطبية سلبية (-)، فيجبر الفيروس إلى تركيب ر ن أ بقطبية إيجابية (+) بواسطة أنزيمه ر ن أ بوليميراز المعتمد على ر ن أ. آنذاك، يمكن تركيب البر وتينات.


فيروس كوفيد 19. تصميم عقار
Remdesivir


تعتبر فيروس ات نقص المناعة المكتسبة والسارس CoV - 2 فيروسات مختلفة جدا. يتم نقلها بشكل مختلف، تتضاعف بشكل مختلف تسبب المرض بشكل مختلف .
يحتوي كوفيد -19 على حمض نووي ريبي وحيد السلسلة (قطبية إيجابية +) مرتبط ببروتين نووي داخل كبسولة مؤلفة من بروتين ماتريكس. كوفيد -19 ينتمي إلى الفيروسات التاجية التي تعد كبيرة ومغلفة داخل الغشاء الدهني ولها جينوم كبير جدًا (حوالي 30000 نيوكليوتيدات). يعد أنزيم RNA بوليميراز المعتمد على RNA ، (RdRp ، المسمى أيضًا nsp12 المكون المركزي لآلة التضاعف / النسخ للفيروس إذ يبدو هدف أساسي للعقاقير المضادة للفيروس.

CORONA VIRUS

أظهرت الأبحاث أن العقار ريمديسيفير (Remdesivir, RDV, GS-5734) يظهر نشاطًا مضادا واسع النطاق ضد الفيروسات القهقرية. في شكله ثلاثي الفوسفات (RDV-TP) ، يعتبر RDV نظيرا للأدينوزين ثلاثي الفوسفات (ATP).
في عام 2016 تم تطوير RDV كدواء تجريبي من المختبر الأمريكي Gilead Sciences لعلاج المرضى الذين يعانون من حمى الإيبولا النزيفية
في عام 2017 ، تم أيضا عرض نشاطه ضد عائلة الفيروسات التاجية و الآن يتم البحث عن Remdesivir كعلاج محتمل للفيروس التاجي COVID-19.
لقد كشفت دراسات حديثة أجريت على ر ن أ بوليميراز (أنزيم RdRps) لفيروس إيبولا(EBOV) والفيروس التاجي في الشرق الأوسط (MERS-CoV) أن آلية عمل RDV المحتملة تتجلى في وقف سلسلة تبلمر النيكليوتيدات حيث يقوم أنزيم RdRps بدمج RDV في شكله ثلاثي الفوسفات (RDV-TP) داخل RNA الفيروس، الشئ الذي يعيق متابعة البلمرة.

ATP,  Remdesivir

Remdesivir

يبقى Remdesivir دواء موجها ضد تضاعف الحمض النووي الريبوزي لفيروس كورونا، حيث يتم استهداف مرحلة التضاعف و الإكثار في دورة الفيروس، علما أن هناء أدوية أخرى يتم تجريبها لاستهداف مراحل الارتباط و الدخول (تجرية أدوية الكلوروكين و الهيدروكسي كلوروكين).

روابط:

- Remdesivir is a direct-acting antiviral that inhibits RNA-dependent RNA polymerase
- Remdesivir .. (pdf)

حالة فيروس نقص المناعة المكتسبة. تصميم عقار
AZT, Azidothymidine, Zidovudine, ZDV


في حالة فيروس نقص المناعة المكتسبة، داخل سيتوبلازم الخلية المضيفة، يتم تحويل الحمض النووي الريبي الفيروسي (ر ن أ بقطبية إيجابية، +) إلى حمض نووي ريبوزي ناقص الأكسيجين (DNA) بواسطة أنزيم النسخ العكسي الذي يتوفر عليه. بعد هذا، يدخل DNA الجديد نواة الخلية ليستخدم آلية الخلية في الإكثار، حيث ينتج ر ن أ رسول (mRNA) لصنع البروتينات الفيروسية ثم ر ن أ الفيروس بذاته.

يعتبر عقار AZT (Azidothymidine, Zidovudine, ZDV) دواء مضادا للفيروسات القهقرية شكل أول استخدام لعلاج عدوى فيروس نقص المناعة المكتسبة (AIDS). وهو مثبط للنسخ العكسي ل RNA الفيروس الذي يتم بواسطة أنزيم النسخ العكسي (Reverse transcriptase, RT) الذي يتوفر عليه الفيروس. يسوق AZT تحت اسم Retrovir.

AZT, Thymidine

AZT reverse transcriptase

في الأصل صمم AZT لعلاج السرطان، لكنه لم يثبت فعاليته وكانت له آثار جانبية كبيرة. يعد AZT نظيرا للثيميدين حيث تم استبدال مجموعة الكحول عند '3 فوق الريبوز ناقص الأكسيجين (deoxyribose) بمجموعة أزيد. بعد أن يدمج أنزيم RT جزئ AZT في السلسلة الجديدة ل د ن أ تتوقف عملية البلمرة و يحدث تثبيط للتكاثر الفيروسي.
روابط:

- Médicaments, Drogues. Visualisation 3D
- Inhibiteurs reversibles chez les enzymes
- AZT inhibiteur de la transcriptase reverse virale, Video

Partager cette information sur les réseaux sociaux تبادل المعلومة عبر المواقع الإجتماعية
facebook Twitter Linkedin

حالة فيروس الإنفلونزا. تصميم عقار
Oseltamivir, TAMIFLU


فيما يخص فيروس الأنفلونزا (الزكام)، فيعد فيروسا مغلفا، حيث أن الطبقة الخارجية عبارة عن غشاء دهني مأخوذ من الخلية المضيفة
التي يتكاثر فيها الفيروس.داخل الغشاء الدهني توجد بروتينات سكرية تشكل "المسامير" (spikes) ، وهي من نوع هيماجلوتينين (hemagglutinin, HA) و نورأمينيداز (neuraminidase, NA).

influenza virus

تحدد هذه البروتينات النوع الفرعي لفيروس الإنفلونزا ((A / H1N1 كمثل). يشكل بروتين NA هدف الأدوية المضادة للفيروسات Relenza و Tamiflu. عكس الفيروسات التي تقوم بتضاعف ر ن أ في سيتوبلازم الخلية المضيفة، يشكل فيروس الأنفلوانزا (ر ن أ بقطبية سلبية، -) استثناء حيث يتضاعف ر ن أ داخل نواة الخلية. يمتاز أنزيم نورامينيداز الفيروسي (Viral neuraminidase) بأهمية كبيرة في ارتباط الفيروس بالخلية المضيفة، إذ يوجد في غلاف فيروسات الإنفلونزا ويسمح لها بالانفصال عن الخلية. يقوم أنزيم نورامينيداز بفصل بقايا حمض السياليك (Sialic acid) عن البروتينات السكرية. أثناء تكاثره، يلتصق فيروس الإنفلونزا بسطح الخلية باستخدام الهيماججلوتينين (Hemagglutinin) ، الموجود على سطح الفيروس والذي يرتبط ببقايا حمض السياليك.

INFLUENZA NEURAMINIDASE

من أجل فك ارتباط الفيروسات الجديدة و السماح لها للانتقال إلى خلايا جديدة، يجب أن يتدخل أنزيم النورامينيداز الفيروسي لفك بقايا حمض السياليك من البروتينات السكرية التي ترتبط به. لذا فإن مثبطات نورامنيديز تعد معوقات أنزيمية (Enzyme inhibitors) مضادات للفيروسات وفعالة ضد الإنفلونزا المكتسبة لأنها تمنع تكاثر الفيروس. يعد أنزيم النورامينيداز ثاني بروتين سكري رئيسي موجود على سطح الفيروس. وهو عبارة عن مركب رباعي متجانس (homotetramer) يزن حوالي 240 كيلو دالتون ويظهر في شكل فطر. الرأس الكروي (200 كيلو دالتون) يرتبط بالقدم الذي يلج الغشاء الفيروسي. في أنزيم النورامينيداز تتفاعل ثمانية أحماض أمينية للموقع النش ي ط مباشرة مع مادة الأساس (الحمض السيالي) و هي Arg 292 ، Glu 276 ، Glu 277 ، Glu 119 ، Asp 151 ، Arg 152 ، Arg 118 و Tyr 406.

Neuraminidase aminoacids

بعد ولوج الحمض السيالي للموقع النشيط للأنزيم، يتغير شكله من الكرسي إلى نصف الكرسي ، و يتم تكوين أيون أوكسوكربينيوم بسبب التفاعلات الأيونية القوية بين كربوكسيل مادة الأساس ومجموعات الغوانيديوم في الأحماض الأمينية من نوع أرجينين رقم 118 ، 292 و 371 التي تنتمي إلى الأنزيم، مما يؤدي في النهاية إلى انشقاق الرابطة الجليكوزية . في بعض المرات قد تحدث طفرات في أنزيم نوأمينيداز للفيروس و يصبح مقاوما للأدوية الموجهة لكبح نشاطNA. ففي يناير 2008 حصل هذا الوضع بشكل كبير، إذ طورت بعض فيروسات إنفلونزا H1N1 مقاومة للأوسيلتاميفير بسبب طفرة His274Tyr في أنزيم NA ، وأصبحت المقاومة عند الفيروس في موسم الوباء من 2008-2009 تصل إلى 100 ٪.

Neuraminidase. Mechanism

تبين للباحثين أن بنية الموقع النشيط للنورامينيداز ثابت بشكل كبير، ليس فقط بين الأنواع الفرعية للفيروس، ولكن أيضا بين أنواع ا لأ نزيم، مما دفع الباحثين إلى تصميم مماثلات بنيوية لحمض السياليك لتثبيط نشاط الأنزيم. بحضور المثبط الأنزيمي Oseltamivir يتقلص النشاط الأنزيمي و يبقى الفيروس مرتبطا بسكريات الخلية المضيفة و بالتالي لا يمكنه الانتقال إلى خلايا جديدة أخرى.


من بين العناصر الهيكلية الرئيسية لفئة من المثبطات (بدون ذرة الأكسجين في حلقة الحمض السيالي) هي الهكسان الحلقي (سيكلوهيكسان) و البنتان الحلقي (سيكلوبنتان) ا نطلاقا من ال سيكلوهيكسان ، جاءت فكرة الأوزيلتاميفير (Oseltamivir, TAMIFLU). بعدها تم تعديل بنية هذا الجزيء للتفاعل مع الأحماض الأمينية للموقع النشيط. حفز الاستخدام الناجح لهذا الدواء تطوير مثبطات NA جديدة بإدراج مجموعات نافرة للماء (Hydrophobic groups) في بنية الجزئ. موازاة مع تطوير المثبطات انطلاقا من الهيكسان الحلقي، تم تطوير مثبطات NA على قاعدة هيكل السيكلوبنتان تحتوي على جميع الأجزاء المهمة وظيفيا والتي تتناسب مع الموقع النشيط للأنزيم. هكذا ظهر عقار zanamivir.
بما لا شك فيه، يتطلب هذا العمل تعاونا قويا بين باحثي الكيمياء (كيمياء التخليق) و باحثي البيولوجيا (البيوكيمياء).
روابط:
Neuraminidase. Visualisation 3D


Liens utiles


Newsletter. Le confinement suite à la pandémie de coronavirus. Un contexte difficle mais révélateur incitant aux changements
جائحة كورونا كوفيد 19. الحجر الصحي، وضع ملهم يحث على التغيير


Takween. Supports
Chaine Youtube (abonnement). Plusieurs vidéos multilingues
Youtube chaine


Dernier livre- Livre 'Structures et Métabolisme des Sucres', Baaziz, 2018 (+ DVD) + 400 QCMs, Exercices:

Sucres. Livre

- Présentation du livre
- Affiche du livre (pdf)

- تحميل ملفات في مواضيع البيوكيمياء
Téléchargement de fichiers en Biochimie

Matériaux biochimiques


ANNONCES, INFORMATIONS

Congrès, Conférences, bourses ...
- Biotech-ecolo annonces


CONCOURS:

Concours de Pharmacie


مجلة إخبارية - Newsletter
Newsletter


Actions takween pour la promotion de la culture scientifique et la réussite de la transition Lycée-Université
تكوين. دعم الثقافة العلمية و مواكبة الانتقال من الثانوية إلى الجامعة

Afin de pouvoir continuer à servir les visiteurs, soutenez nos actions sur le site takween en faisant acquisition des ouvrages et supports pédagogiques desitinés à améliorer l'enseignement et la recherche scientfique en Biochimie.

Livres biochimie, sciences vie

Adresse

Faculty of Sciences, Cadi Ayyad University
Marrakech, 40000, Morocco

FORMULAIRE POUR CONTACT

Email: baaziz@uca.ac.ma
Phone: 212524434649 (post 513)
Fax: 212524434669
About takween.com

Virus Corona Covid 19, Influenza, AIDS. Comparison فيروسات كورونا، الزكام ، الإيدز. مقارنة