ObjectivesInfection with yellow fever virus (YFV), the prototypic mosquito-borne flavivirus, causes severe febrile disease with haemorrhage, multi-organ failure and a high mortality. Moreover, in recent years the Flavivirus genus has gained further attention due to re-emergence and increasing incidence of West Nile, dengue and Japanese encephalitis viruses. Potent and safe antivirals are urgently needed.

ABSTRACT The virus that causes COVID-19, SARS-CoV-2, has a large RNA genome that encodes numerous proteins that might be targets for antiviral drugs. Some of these proteins, such as the RNA-dependent RNA polymers, helicase and main protease, are well conserved between SARS-CoV-2 and the original SARS virus, but several others are not. This study examines one of the proteins encoded by SARS-CoV-2 that is most different, a macrodomain of nonstructural protein 3 (nsp3). Although 26% of the amino acids in this SARS-CoV-2 macrodomain differ from those seen in other coronaviruses, biochemical and structural data reveal that the protein retains the ability to bind ADP-ribose, which is an important characteristic of beta coronaviruses, and potential therapeutic target.

ABSTRACT Small molecules that bind the SARS-CoV-2 non-structural protein 3 Mac1 domain in place of ADP-ribose could be useful as molecular probes or scaffolds for COVID-19 antiviral drug discovery because Mac1 has been linked to coronavirus’ ability to evade cellular detection. A high-throughput assay based on differential scanning fluorimetry (DSF) was therefore optimized and used to identify possible Mac1 ligands in small libraries of drugs and drug-like compounds. Numerous promising compounds included nucleotides, steroids, beta-lactams, and benzimidazoles. The main drawback to this approach was that a high percentage of compounds in some libraries were found to influence the observed Mac1 melting temperature. To prioritize DSF screening hits, the shapes of the observed melting curves and initial assay fluorescence were examined, and the results were compared with virtual screens performed using Autodock VINA. The molecular basis for alternate ligand binding was also examined by determining a structure of one of the hits, cyclic adenosine monophosphate, with atomic resolution.

Enhancement of neuronal plasticity by small-molecule therapeutics protects cognitive skills and also ameliorates progressive neurodegenerative pathologies like Alzheimer’s disease (AD) and dementia. One such compound, a novel histone deacetylase 2 (HDAC2) inhibitor named JRM-28, was shown here to enhance dendritic strength, augment spine density, and upregulate post-synaptic neurotransmission in hippocampal neurons. The molecular basis for this effect correlates with JRM-28-induced upregulation of the transcription of cAMP response element-binding protein(CREB), induction of its transcriptional activity, and subsequent stimulation of expressions of CREB-dependent plasticity-associated genes, such as those encoding N-methyl-D-aspartate (NMDA) receptor subunit NR2A and the α-amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazolepropionic acid (AMPA) receptor subunit GluR1. Specifically, JRM-28 stimulated the NMDA- and AMPA-receptor-sensitive ionotropic calcium influx in hippocampal neurons. Interestingly, JRM-28 did not induce NMDA- and AMPA-sensitive calcium influx in hippocampal neurons once the expression of CREB was knocked down by creb siRNA, suggesting the critical role of CREB in JRM-28-mediated upregulation of synaptic plasticity. Finally, JRM-28 upregulated CREB mRNA, CREB-dependent plasticity-associated markers, and ionotropic calcium influx in iPSC-derived AD human neurons, indicating its therapeutic implications in the amelioration of AD pathologies.