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Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 9297 (2023) Citare questo articolo

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L'inibizione del fattore di iniziazione eucariotico 4A è stata proposta come strategia per combattere i patogeni. I rocaglati mostrano le specificità più elevate tra gli inibitori di eIF4A, ma il loro potenziale antipatogeno non è stato valutato in modo completo negli eucarioti. L'analisi in silico dei modelli di sostituzione di sei residui eIF4A1 aa critici per il legame del rocaglato ha scoperto 35 varianti. Il docking molecolare dei complessi eIF4A:RNA:rocaglate e i test di spostamento termico in vitro con varianti selezionate di eIF4A espresse in modo ricombinante hanno rivelato che la sensibilità era correlata a basse energie di legame dedotte e ad elevati spostamenti della temperatura di fusione. Test in vitro con silvestrolo hanno convalidato la resistenza prevista in Caenorhabditis elegans e Leishmania amazonensis e la sensibilità prevista in Aedes sp., Schistosoma mansoni, Trypanosoma brucei, Plasmodium falciparum e Toxoplasma gondii. La nostra analisi ha inoltre rivelato la possibilità di prendere di mira importanti agenti patogeni di insetti, piante, animali e umani con i rocaglati. Infine, i nostri risultati potrebbero aiutare a progettare nuovi derivati ​​sintetici del rocaglate o inibitori alternativi di eIF4A per combattere i patogeni.

Puntare alla traduzione eucariotica è emerso come una potenziale strategia per combattere gli agenti patogeni1,2,3,4. Dei tre passaggi che costituiscono la traduzione: inizio, allungamento e conclusione, l'inizio ha suscitato particolare interesse come obiettivo a causa dei numerosi fattori coinvolti e del suo effetto di limitazione della velocità sulla traduzione in generale5,6,7.

Il fattore di inizio della traduzione eucariotica altamente conservato 4A (eIF4A), un'elicasi di RNA DEAD-box dipendente dall'ATP, svolge un ruolo essenziale nell'inizio della traduzione8,9. Esistono due isoforme di eIF4A, eIF4A1 ed eIF4A2, con funzioni biochimiche equivalenti e un'identità di sequenza del 90–95%10,11. L'espressione di entrambe le isoforme differisce sostanzialmente, essendo eIF4A1 presente in quasi tutti i tessuti durante la crescita cellulare attiva e eIF4A2 principalmente negli organi con bassi tassi di proliferazione12.

I rocaglati, una classe di flavagline di origine vegetale contenenti una struttura ciclopenta[b]benzofuranica, sono tra gli inibitori eIF4A più potenti e specifici conosciuti13,14 (Fig. S1). Sono stati descritti oltre 200 rocaglati naturali e sintetici da quando la rocaglamide A (RocA) è stata isolata per la prima volta dal mogano asiatico (Aglaia sp.), l'unico genere noto per produrre rocaglati15,16,17,18. I Rocaglates bloccano i complessi eIF4A:RNA contenenti filamenti di RNA con strutture secondarie stabili come anse staminali o G-quadruplex e anche tratti polipurinici nel 5'UTR, tutti associati a sottoclassi di mRNA inclusi proto-oncogeni e mRNA virali19,20,21. Tali mRNA vengono elaborati preferenzialmente da eIF4A e sono spesso associati alla proliferazione delle cellule e alla regolazione traduzionale22,23,24. La preferenza di eIF4A per svolgere mRNA con strutture secondarie stabili nei loro 5'UTR e l'avidità dei rocaglati per i complessi eIF4A:RNA risultanti, rendono questo approccio potenzialmente praticabile per combattere i patogeni a causa della bassa tossicità per l'uomo e gli animali25.

Studi in vivo hanno dimostrato il potenziale terapeutico dei rocaglati nel cancro. L’analogo sintetico zotatifin è attualmente sottoposto a uno studio clinico di Fase 1/2 per tumori solidi26 e a uno studio clinico di Fase 1 a dose crescente per COVID-19, indicando il suo potenziale per l’attività antivirale mirata all’ospite27. Numerosi altri studi hanno dimostrato l'efficacia dei rocaglati nel prevenire la replicazione di più virus a RNA, supportando il potenziale dei rocaglati come pan-antivirali28,29,30,31,32,33.

Il potenziale antipatogeno dei rocaglati dipendente da eIF4A è stato dimostrato per Plasmodium falciparum e P. berghei, Candida auris e molti altri patogeni eucariotici3,34 (vedere Tabella S1). Altri patogeni sono resistenti ai rocaglati, ad esempio Entamoeba histolytica e Leishmania donovani35,36 (vedere Tabella S1).