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NMR spectroscopy of the main protease of SARS‐CoV‐2 and fragment‐based screening identify three protein hotspots and an antiviral fragment

Authors :
Florence Leroux
Julie Charton
François-Xavier Cantrelle
Xavier Hanoulle
Sandrine Belouzard
Danai Moschidi
Isabelle Landrieu
Lucile Brier
Jean Dubuisson
Valérie Landry
Emmanuelle Boll
Benoit Deprez
Frédérique Dewitte
Facteurs de Risque et Déterminants Moléculaires des Maladies liées au Vieillissement - U 1167 (RID-AGE)
Institut Pasteur de Lille
Réseau International des Instituts Pasteur (RIIP)-Réseau International des Instituts Pasteur (RIIP)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université de Lille-Centre Hospitalier Régional Universitaire [Lille] (CHRU Lille)
Biologie Structurale Intégrative (ERL 9002 - BSI )
Réseau International des Instituts Pasteur (RIIP)-Réseau International des Instituts Pasteur (RIIP)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Médicaments et molécules pour agir sur les Systèmes Vivants - U 1177 (M2SV)
Réseau International des Instituts Pasteur (RIIP)-Réseau International des Instituts Pasteur (RIIP)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université de Lille
Centre d’Infection et d’Immunité de Lille - INSERM U 1019 - UMR 9017 - UMR 8204 (CIIL)
Réseau International des Instituts Pasteur (RIIP)-Réseau International des Instituts Pasteur (RIIP)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université de Lille-Centre Hospitalier Régional Universitaire [Lille] (CHRU Lille)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Projet 3CLPRO-SCREEN-NMR (I-SITE Université Lille Nord-Europe)Institut Pasteur de Lille
HANOULLE, Xavier
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre Hospitalier Régional Universitaire [Lille] (CHRU Lille)-Université de Lille-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut Pasteur de Lille
Réseau International des Instituts Pasteur (RIIP)-Réseau International des Instituts Pasteur (RIIP)
Source :
Angewandte Chemie International Edition, Angewandte Chemie International Edition, In press, 60 (48), pp.25428-25435. ⟨10.1002/anie.202109965⟩, Angewandte Chemie International Edition, Wiley-VCH Verlag, In press, 60 (48), pp.25428-25435. ⟨10.1002/anie.202109965⟩, Angewandte Chemie (International Ed. in English)
Publication Year :
2021
Publisher :
HAL CCSD, 2021.

Abstract

The main protease (3CLp) of the SARS‐CoV‐2, the causative agent for the COVID‐19 pandemic, is one of the main targets for drug development. To be active, 3CLp relies on a complex interplay between dimerization, active site flexibility, and allosteric regulation. The deciphering of these mechanisms is a crucial step to enable the search for inhibitors. In this context, using NMR spectroscopy, we studied the conformation of dimeric 3CLp from the SARS‐CoV‐2 and monitored ligand binding, based on NMR signal assignments. We performed a fragment‐based screening that led to the identification of 38 fragment hits. Their binding sites showed three hotspots on 3CLp, two in the substrate binding pocket and one at the dimer interface. F01 is a non‐covalent inhibitor of the 3CLp and has antiviral activity in SARS‐CoV‐2 infected cells. This study sheds light on the complex structure‐function relationships of 3CLp and constitutes a strong basis to assist in developing potent 3CLp inhibitors.<br />We report the liquid‐sate NMR spectroscopy analysis of the dimeric SARS‐CoV‐2 main protease (3CLp), including its backbone assignments, to study its complex conformational regulation. Using fragment‐based NMR screening, we highlighted three hotspots on the protein, two in the substrate binding pocket and one at the dimer interface, and we identified a non‐covalent reversible inhibitor of 3CLp that has antiviral activity in infected cells.

Details

Language :
English
ISSN :
14337851 and 15213773
Database :
OpenAIRE
Journal :
Angewandte Chemie International Edition, Angewandte Chemie International Edition, In press, 60 (48), pp.25428-25435. ⟨10.1002/anie.202109965⟩, Angewandte Chemie International Edition, Wiley-VCH Verlag, In press, 60 (48), pp.25428-25435. ⟨10.1002/anie.202109965⟩, Angewandte Chemie (International Ed. in English)
Accession number :
edsair.doi.dedup.....4b9f57c9062d78db7309da0eef562a88