Chi Hwan Jeong;Jisu Kim;Bo Kyeong Kim;Kang Bin Dan;Hyeyoung Min
Journal of Ginseng Research
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제47권2호
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pp.329-336
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2023
Background: Panax ginseng Meyer is a medicinal plant well-known for its antiviral activities against various viruses, but its antiviral effect on coronavirus has not yet been studied thoroughly. The antiviral activity of Korean Red Ginseng (KRG) and ten ginsenosides against Human coronavirus OC43 (HCoV-OC43) was investigated in vitro. Methods: The antiviral response and mechanism of action of KRG extract and ginsenoside Rc, Re, Rf, Rg1, Rg2-20 (R) and -20 (S), Rg3-20 (R) and -20 (S), and Rh2-20 (R) and -20 (S), against the human coronavirus strain OC43 were investigated by using plaque assay, time of addition assay, real-time PCR, and FACS analysis. Results: Virus plaque formation was reduced in KRG extract-treated and HCoV-OC43-infected HCT-8 cells. KRG extract decreased the viral proteins (Nucleocapsid protein and Spike protein) and mRNA (N and M gene) expression, while increased the expression of interferon genes. Conclusion: KRG extract exhibits antiviral activity by enhancing the expression of interferons and can be used in treating infections caused by HCoV-OC43.
The antiviral activity of CAP30 from Chenopodium album, a type1 ribosome-inactivating protein (RIP), was examined against 5 different plant viral pathogens, and its activity against Tobacco mosaic virus was compared to those of well known antiviral proteins such as Pokeweed Antiviral protein from leaves and seeds. When the inoculating concentration of Tobacco mosaic virus was varied from 0.4 to $400{\mu}g/ml$, it was observed that CAP30 at the concentration of $1{\mu}g/ml$ suppressed the viral infection of C. amaranthicolor and C. quinoa almost completely up to $40{\mu}g/ml$ Tobacco mosaic virus. Results from the assays for the inhibitions of in vitro translation of rabbit reticulocyte lysate and the suppression of Tobacco mosaic virus infection ($10{\mu}g/ml$) to C. quinoa indicated that CAP30 is a strong inhibitor of protein synthesis and virus infection. The infection of several viruses other than Tobacco mosaic virus to host plants were also inhibited by $5{\mu}g/ml$ CAP30, suggesting that a gene encoding CAP30 can be used to develop transgenic virus-resistant plants.
An antiviral protein (CAP30) with ribosome-inactivating activity was purified from the leaves of Chenopodium album L. through ammonium sulfate precipitation and column chromatography using S-Sepharose, Blue-Sepharose, FPLC Suprose12 HR, and FPLC Mono-S. The molecular wight of CAP30 was estimated to be 30kD. CAP30 was thermostable, maintaing its activity even after incubation at $70^{\circ}C$ for 30 min, and was stable in the pH range of 6 to 9. In a cell-free in vitro translation system using rabbit reticulocyte lysate, protein synthesis was inhibited by the addition of CAP30 with an $IC_{50}$ of 2.26pM. The comparison of N-terminal amino acid sequences of this protein with known ribosome-inactivating proteins (RIPs) revealed that it had some sequence homology with PAP-S and PAP-R from pokeweed (Phytolacca americana)and dodecandrin from P. dodecandra, but had no sequence homology with RIPs from other plants belonging to different orders. The mosaic symptoms on tobacco leaves caused by cucumber mosaic virus infection was completely inhibited by 100 ng/ml of the pure CAP30 protein.
참비름 (Amaranthus mangostanus) 잎에서 단백질을 추출하여 S-Sepharose, Sephacryl S-200 HR, CM-Sepharose, Blue sepharose column chromatography에 의하여 단백질 합성 저해능이 있는 항바이러스성 단백질 (Amarnanthus antiviral protein, AAP29)을 분리하였다. 정제된 단백질의 분자량은 SDS-PAGE에서 약 29,200이었으며, 등전점은 9.0$50^{\circ}C$에서 20분간 처리한 경우에도 활성의 변화는 없었으며, 이 단백질의 단백질합성 저해능 활성을 in vitro translation system에서 측정한 결과 50% 저해농도 ($IC_{50}$)는 0.18 nM이었다. 담배잎 표면에 AAP29와 cucumber mosaic virus (CMV)를 함께 접종하여 항바이러스 활성을 생물검정한 결과 AAP29는 virus 감염를 현저히 저하시켰다. AAP29의 N-말단 아미노산 서열은 ADLTFTVTKDGTSQSYXTLXNXWRXW이었으며 기존에 알려진 다른 RIP과의 동질성은 없었다.
Type I Interferons (IFNs) are potent antiviral cytokines that modulate both innate immunity and adaptive immunity. Type I IFNs are immediately induced by viral infection, and stimulate production of a broad range of gene products such as double-stranded RNA-activated protein kinase (PKR), 2' 5'-oligoadenylate synthetase (OAS)/RNaseL and Mx GTPases. These proteins inhibit viral replication in host cells. Type I IFNs, in turn, lead to antiviral state at early phase of viral infection. We provide an overview of the knowledge of IFN-inducible antiviral proteins conserved in vertebrates.
PAP-I cDNA was synthesized from total RNA of Phytolacca americana leaves by RT-PCR, and then subcloned to recombinant vector pBluescript II SK-. Using PCR with primers designed in our laboratory, we could get the 9 deletion mutant PAP-I cDNA fragments. The first of the fragments was deleted by 66bp from immature N-terminal and then the rest were deleted by 90bp sequentially. Sequentially deletion mutant PAP-I cDNAs were inserted to pAc55M, on down-stream of gall promoter. Recombinant pAc55M was transformed to yeast cells, psy1 and the cells were spreaded on SC_urn-/glucose plate media. Colonies on SC_ura-/glucose plate were streaked on the same position of SC_ura-/glucose and SC_ura-/galactose plate, and we selected colonies growing on both plates, which carry non-cytotoxic deleted mutant PAP-I cDNA. We selected 4 deletion mutant PAP-I cDNAs which have not cytotoxicity.
Human cytomegalovirus expresses an unusual protein kinase UL97, a member of ${H_V}{U_L}$ family of protein kinase. UL97 can phosphorylate nucleoside analogs such as ganciclovir as well as protein/peptide. It has previously been reported that UL97 is able to phosphorylate a KESYSVYVYKV peptide and that P+5 position (K) is important. We examined the extent of contribution of other positions (P-4 through P+6) of the peptide to be substrate of UL97 using alanine substituted peptides (Ala scanning) and deleted peptides. The result suggested that the E (P-2) is negative effect and P+5 (K) is still important. The peptide YSVYVYK is the shortest substrate enough to show high activity, which could be a starting point to develop peptidomimetic drug. This study would give important information to deeply understand the substrate specificity of UL97 and develop an antiviral drug using the small peptide identified here.
Macrtophages play an important role in defense against virus infection by intrinsic resistance and by extrinsic resistance. Since interferon-induced enzymes which are 2'-5' oligoadenylate synthetase and p1/eIF-2 protein kinase have been shown to be involved in the inhibition of viral replication, I examined the mechanism by which poly I:C, an interferon inducer, exerts its antiviral effects in inflammatory macrophages infected with herpes simplex virus type 1 (HSV-1). The data presented here demonstrate that poly I:C-induced antiviral activity is partially due to the activation of 2'-5' pligoadenylate synthetase. The activation of 2'-5' oligoadenlate A synthetase by poly I:C is also at least mediated via the production of interferon-.betha.. Taken together, these data indicate that interferon-.betha. produced in response to poly I:C acts in an autocrine manner to activate the 2'-5' oligoadenylate synthetase and to induce resistance to HSV-1.
Human coronavirus diseases, particularly severe acute respiratory syndrome coronavirus 2, still remain a persistent public health issue, and many recent studies are focusing on the quest for new leads against coronaviruses. To contribute to this growing pool of knowledge and explore the available marine natural products against coronaviruses, this study investigated the antiviral effects of fucoxanthin isolated from Sargassum siliquastrum-a brown alga found on Jeju Island, South Korea. The antiviral effects of fucoxanthin were confirmed in severe acute respiratory syndrome coronavirus 2-infected Vero cells, and its structural characteristics were verified in silico using molecular docking and molecular dynamic simulations and in vitro colorimetric method. Fucoxanthin inhibited the infection in a concentration-dependent manner, without showing cytotoxicity. Molecular docking simulations revealed that fucoxanthin binds to the angiotensinconverting enzyme 2-spike protein (binding energy -318.306 kcal mol-1) and main protease (binding energy -205.118 kcal mol-1). Moreover, molecular dynamic simulations showed that fucoxanthin remains docked to angiotensin-converting enzyme 2-spike protein for 20 ns, whereas it breaks away from main protease after 3 ns. Also, the in silico prediction of the fucoxanthin was verified through the in vitro colorimetric method by inhibiting the binding between angiotensinconverting enzyme 2 and spike protein in a concentration-dependent manner. These results indicate that fucoxanthin exhibits antiviral effects against severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 by blocking the entry of the virus. Therefore, fucoxanthin from S. siliquastrum can be a potential candidate for treating coronavirus infection.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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