Đại dịch virus SARS-CoV-2 đã lan ra toàn cầu và được xem là đại dịch [1]. Vi rút mới này đã được đặt tên là chủng vi rút gây hội chứng hô hấp cấp tính nặng coronavirus 2 (SARS-CoV-2), và bệnh nó gây ra được gọi là bệnh vi rút corona 2019 (COVID-19) [2, 3]. Cho đến ngày 21 tháng 5 năm 2020, đã ghi nhận hơn 5 triệu ca nhiễm trên toàn thế giới và số người chết đã vượt quá 300.000 người. Tác động của bệnh đã ảnh hưởng đến tất cả các lĩnh vực của cuộc sống, gây thiệt hại nghiêm trọng đến hệ thống y tế, xã hội và kinh tế của nhiều quốc gia.
SARS-CoV-2 là một loại vi khuẩn gốc RNA (ribonucleic acid) tương tự như các loại vi khuẩn gây ra hội chứng hô hấp vùng Trung Đông (MERS) và hội chứng hô hấp cấp tính nặng (SARS). Về phân loại sinh học, các loại vi khuẩn corona thuộc bộ Nidovirales và họ Coronaviridae [4]. Có bốn chi của vi khuẩn corona, gọi là alpha-coronavirus, beta-coronavirus, gamma-coronavirus và delta-coronavirus [5]. SARS và MERS đều thuộc chi beta-coronavirus. Những loại vi khuẩn corona này có một chuỗi RNA đơn và được bao bọc trong một protein có cấu trúc giống như gai nhọn nổi trên bề mặt vỏ. SARS-CoV-2 sử dụng enzyme chuyển hoá angiotensin 2 (ACE2) làm receptor trong quá trình nhiễm trùng [6]. Sự nhiễm trùng, sự duy trì, sự gây bệnh và sự tái xuất hiện sau khi vi khuẩn chín muồi trong cơ thể chủ yếu được điều chỉnh bởi các protein vi khuẩn cần thiết.
Do vai trò quan trọng của chúng trong quá trình nhân bản của vi khuẩn, các proteinase thường được xem là mục tiêu chính trong việc phát triển thuốc chống vi khuẩn [7]. Gen của SARS-CoV-2 được tạo thành từ khoảng 30.000 nucleotides, và RNA này mã hóa các polyproteins cần thiết cho quá trình nhân bản và sao chép của vi khuẩn. Khi dịch chuyển, các polyproteins được tiến hành xử lý một cách rộng rãi thông qua quá trình proteinase. Proteinase chính (Mpro) của SARS-CoV-2 xử lý các polypeptides bằng cách cắt chúng khoảng 11 vị trí được bảo tồn để tạo ra các protein hoạt động. Mpro có khối lượng 33.8 kDa, được tạo thành từ hai miền đối xứng, mỗi miền gồm 3 domain. Hai domain đầu tiên (I và II) có một cấu trúc mạch β song song trong khi miền thứ ba (III) được tạo thành từ 5 dải α xoắn đối xứng thành một viên đại cầu. Domain II được kết nối với domain III thông qua một khu vực vòng lặp mở rộng. Một cặp Cys-His làm nhiệm vụ xúc tác hoạt động của proteinase Mpro, và khe gắn cụm phụ thuộc vào chất béo trong proteinase có thể được tìm thấy trong một khe nằm giữa các miền I và II [8, 9]. Loài người không có các loại protein tương đồng gần với Mpro, và điều này làm cho Mpro của SARS-CoV-2 trở thành mục tiêu quan trọng trong việc phát triển liệu pháp chống vi khuẩn [10].
RNA-polimerase phụ thuộc vào RNA của SARS-CoV-2 cũng là một mục tiêu hợp lý. RNA-polimerase phụ thuộc vào RNA sử dụng các tác nhân kim loại để xúc tác quá trình hình thành liên kết phosphodiester giữa 2 ribonucleotide trong quá trình sao chép RNA. Cấu trúc của polimerase được đặc trưng bởi sự hiện diện của 2 miền quan trọng: một miền polimerase hoặc RdRp và một miền nucleotidyltransferase (NiRAN) của RdRp thuộc họ Nidovirus. Kết nối các miền này là một miền giao diện. Có một cấu trúc gắn vào N-terminus là cấu trúc mao-beta, được tìm thấy như một đầu chèn vào một rãnh được kẹp chặt hai bên bởi miền NiRAN và miền RdRp. Các mô típ polymerase đáng tin cậy A-G trong miền palm của RdRp tạo nên khe tạo hoạt động của RNA-polimerase phụ thuộc vào RNA của SARS-CoV-2 [11]. Những điểm nhập của mẫu RNA hoặc primer và nucleoside trifosphate, cũng như điểm thoát của chuỗi RNA mới hình thành, đều mang tính dương và có thể tiếp xúc với dung môi. Những điểm nhập này, bao gồm các mô típ A và C thông qua các mô típ F và G được hỗ trợ bởi E và ngón tay, và những điểm thoát (đường hầm thoát RNA), hội tụ trong một lỗ chính nơi tổ chức tổng hợp RNA theo mẫu được tiến hành [12].
Sự lan nhanh toàn cầu của COVID-19 đã làm nổi bật nhu cầu phát triển các phương pháp điều trị chống lại đại dịch này. Các bài học từ SARS và MERS, việc sử dụng lại thuốc lâm sàng và kiểm tra càng thông qua sàng lọc thông qua kỹ thuật in vitro đã truyền cảm hứng cho những thông tin mới về việc phát hiện các chất ứng cử viên chống lại COVID-19 [13]. Trong khi đó, các phương pháp thí nghiệm đã đề xuất mục tiêu tác ký macromolecular để làm giảm sự nhân bản của vi rút [9, 12]. Sự hiện diện của các cấu trúc có độ phân giải cao của các protein vi khuẩn quan trọng cung cấp một con đường cho việc sử dụng các kỹ thuật in silico như liên kết phân tử và mô phỏng động học phân tử để tìm kiếm và đánh giá các chất ức chế tiềm năng [7].
Theo Tổ chức Y tế Thế giới (WHO), 65-80% dân số thế giới phụ thuộc vào y học thảo dược để điều trị các bệnh khác nhau [14]. Các pha chế từ thảo dược và cây thuốc đại diện cho một nguồn tiềm năng của liệu pháp trong thời điểm này cần có các chất chống vi khuẩn có thể hỗ trợ trong việc chống lại COVID-19. Cryptolepis sanguinolenta là một loại cây phổ biến trong y học dân gian phương Tây châu Phi. Các chiết xuất từ cây này được sử dụng trong việc điều trị các bệnh như tiểu đường, huyết áp cao, sốt rét, bệnh về đường hô hấp và tiêu chảy [15-19]. Một số alkaloid đã được cô lập từ cây, và các hợp chất này và chiết xuất từ cây đều có hoạt tính kháng vi khuẩn phổ rộng [17, 18, 20, 21]. Chiết xuất cây cũng được sử dụng trong việc quản lý nhiễm vi khuẩn viêm gan B và tổn thương gan [18, 22]. Dữ liệu có sẵn từ tài liệu cho thấy hiệu quả của chiết xuất Cryptolepis sanguinolenta trong can thiệp với quá trình nhân bản của vi khuẩn herpes simplex loại 1 [22]. Việc sử dụng rộng rãi cây trong việc điều trị vi khuẩn theo dân gian và sự cho thấy nó can thiệp vào quá trình nhân bản vi khuẩn đã thúc đẩy chúng tôi đánh giá các hợp chất đến từ cây như là những chất ức chế tiềm năng của các protein vi khuẩn SARS-CoV-2.
Công trình này đã xem xét các alkaloid từ Cryptolepis sanguinolenta như các chất ức chế tiềm năng của proteinase chính SARS-CoV-2 và RNA-polimerase phụ thuộc vào RNA sử dụng các kỹ thuật in silico. Các alkaloid được cô lập được xem xét là quindolin, cryptospirolepine, cryptolepine, hydroxycryptolepine, neocryptolepine, cryptomisrine, cryptolepicarboline, 11-isopropylcryptolepine, cryptolepinone, biscryptolepine, isocryptolepine, cryptoheptine và cryptoquindoline [17]. Liên kết phân tử được sử dụng để đánh giá độ liên kết của các alkaloid đối với protein và xác định các tương tác quan trọng định hình quá trình liên kết trong khi mô phỏng động học phân tử được sử dụng để đánh giá tính ổn định của các phức hợp protein-chất ức chế. Chúng tôi báo cáo rằng các hợp chất alkaloid của Cryptolepis sanguinolenta đã thể hiện khả năng ức chế mạnh mẽ đối với cả proteinase chính và RNA-polimerase phụ thuộc vào RNA của SARS-CoV-2 và sự tồn tại của chúng thể hiện tính ổn định đáng kể.
