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Theobroma cacao L. compounds: Theoretical study and molecular modeling as inhibitors of main SARS-CoV-2 protease - 17/06/21

Doi : 10.1016/j.biopha.2021.111764 
Osvaldo Yañez a, b, c, Manuel Isaías Osorio d, e, Carlos Areche f, Alejandro Vasquez-Espinal a, Jessica Bravo d, Angélica Sandoval-Aldana g, José M. Pérez-Donoso e, Fernando González-Nilo e, Maria João Matos h, Edison Osorio i, Olimpo García-Beltrán i, j, , William Tiznado a,
a Computational and Theoretical Chemistry Group, Departamento de Ciencias Químicas, Facultad de Ciencias Exactas, Universidad Andres Bello, República 498, Santiago, Chile 
b Center of New Drugs for Hypertension (CENDHY), Santiago, Chile 
c Department of Pharmaceutical Science and Technology, School of Chemical and Pharmaceutical Sciences, Universidad de Chile, Santiago, Chile 
d Facultad de Medicina, Centro de Investigación Biomédica, Universidad Diego Portales, Ejército 141, Santiago 837007, Chile 
e Center for Bioinformatics and Integrative Biology (CBIB), Facultad de Ciencias de la Vida, Universidad Andres Bello, Av. República 330, Santiago 8370146, Chile 
f Departamento de Química, Facultad de Ciencias, Universidad de Chile, Las Palmeras 3425, Nuñoa, Santiago 7800024, Chile 
g Grupo Interdisciplinario de Investigación en Fruticultura Tropical, Facultad de Ingeniería Agronómica, Universidad del Tolima, Ibagué 730006, Colombia 
h CIQUP/Department of Chemistry and Biochemistry, Faculty of Sciences, University of Porto, 4169-007 Porto, Portugal 
i Facultad de Ciencias Naturales y Matemáticas, Universidad de Ibagué, Carrera 22 calle 67, Ibagué 730002, Colombia 
j Universidad Bernardo O′Higgins, Centro Integrativo de Biología y Química Aplicada (CIBQA), General Gana 1702, Santiago, Chile, 8370854 

Corresponding author at: Facultad de Ciencias Naturales y Matemáticas, Universidad de Ibagué, Carrera 22 calle 67, Ibagué 730002, Colombia.Facultad de Ciencias Naturales y Matemáticas, Universidad de IbaguéCarrera 22 calle 67Ibagué730002Colombia⁎⁎Corresponding author.

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Abstract

Cocoa beans contain antioxidant molecules with the potential to inhibit type 2 coronavirus (SARS-CoV-2), which causes a severe acute respiratory syndrome (COVID-19). In particular, protease. Therefore, using in silico tests, 30 molecules obtained from cocoa were evaluated. Using molecular docking and quantum mechanics calculations, the chemical properties and binding efficiency of each ligand was evaluated, which allowed the selection of 5 compounds of this series. The ability of amentoflavone, isorhoifolin, nicotiflorin, naringin and rutin to bind to the main viral protease was studied by means of free energy calculations and structural analysis performed from molecular dynamics simulations of the enzyme/inhibitor complex. Isorhoifolin and rutin stand out, presenting a more negative binding ΔG than the reference inhibitor N-[(5-methylisoxazol-3-yl)carbonyl]alanyl-l-valyl-N~1~-((1R,2Z)−4-(benzyloxy)−4-oxo-1-{[(3R)−2-oxopyrrolidin-3-yl]methyl}but-2-enyl)-L-leucinamide (N3). These results are consistent with high affinities of these molecules for the major SARS-CoV-2. The results presented in this paper are a solid starting point for future in vitro and in vivo experiments aiming to validate these molecules and /or test similar substances as inhibitors of SARS-CoV-2 protease.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Keywords : Theobroma cacao, Antioxidant, Bioflavonoids, SARS-CoV-2, Molecular dynamics, DFT


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